2018年5月からのダストストーム
三品利郎
2018.6.17 第1版
2018.6.23 第2版
2018.6.30 第3版
2018.7.8 第4版
2018.7.21 第5版
2018.8.30 第6版
2018.9.24 第7版
《はじめに》
6月13日にNASAが記者会見を行い、オポテュニティとの通信が途絶えたことを発表しました。
テレビでも報道されていました。twitterなどでもダストストームの話題が広まっています。そこで、
ダストストーム発生から、6月30日までの経過を整理しておきます。
《2007年のダストストーム》
まず、2007年のダストストームとの比較がしやすいように、2007年の概要をまとめておきます。
1 2007年の時は6月15日に発生したダストストームは、ほぼ一か月後に全球にまで拡散しました。
2 7月26日には、太陽電池のパワーが通常の二割にまで低下したためオポテュニティとの通信を
一時的に停止し待機状態になって消費電力を節約することが公表されました。オポテュニティや
スピリットの上空は、τ(光学的厚さ）が4.7(地球の雲で言えば高層雲並み）に達していました。[1]
3 8月7日に、発生から一か月と三週間で、τは3.8まで回復し、スピリットは活動を再開しました。
そして、ダストストームは沈静化に向かいました。[2]
4 8月23日にはオポテュニティ上空は、τが3.7まで回復し、オポテュニティが活動を再開しました。[3]
《2018年のダストストーム》
1 5月30日にプエルトリコでエフライン・モラーレス・リベラ(Efrain Morales Rivera)さんが撮影した
赤外線画像に、アキダリア平原 (Acidalia Planitia)にローカルなダストストームの発生を示す白く
輝く斑点が写っていました。
2 5月31日に、エフライン・モラーレス・リベラ(Efrain Morales Rivera)さんが撮影した赤外線画像では、
北東から南西方向へ楕円状のダスト・ストームが明瞭に写っていました。
3 6月1日にエフライン・モラーレス・リベラ(Efrain Morales Rivera)さんが撮影した赤外線画像では、
マルガリティファー大陸 (Margaritifer Terra)北縁とクサンテ大陸(Xanthe Terra)北縁のあたりにまでまで達し、
二つ（三つ？）の白く輝く斑点が写っていました。
WinJuposで作成した展開図を以下に載せます。
4 6月2日に北のアキダリア平原 (Acidalia Planitia)から南のメリディアニ高原 (Meridiani Planum)に延びる
ダストストームの画像が、Cloudy Nightsというアメリカの天文情報掲示板に投稿されました。[4]
すると、アメリカの火星観測者MLでこのことが話題になりました。
5 6月6日にMROが撮影した3日のダストストームの様子が、Mars Weather Reportsに掲載されました。
（NASA/JPL-Caltech/Malin Space Science Systems )
6 6月4日から日本でもダストストームが見やすくなり、梅雨の晴れ間に撮影された画像が続々と報告され
ています。月惑星研究会のWEBをご覧ください。
7 6月13日、NASAが記者会見を行い、Opotunity探査車との通信が途絶えてことをアナウンスしました。
プレスリリース”Opportunity Hunkers Down During Dust Storm”には、以下の空を写した画像が掲載されています、
((NASA/JPL-Caltech/TAMU)
τ（光学的厚さ）の変化を示すグラフ"MER-B seasonal optical depth for all Mars Years(MY)"も掲載されています。
(NASA/JPL-Caltech/TAMU)
MY28は2006年1月21日から2007年12月8日の期間で2007年のダストストームはこの期間に起きました。Solar longitude,270
からのピークがそのダストストームが発生して沈静化するまでのτ(光学的厚さ)変化を示しています。
（τ,光学的厚さについては補足説明１、MY,Mars Yearは補足説明2を見てください。）
今回はMY34であり、Solar longitsudeが180を過ぎると一気にτは10を超えています。τ10は地球の雲で言えばかなり厚め
の高層雲に相当します。
NASAのMROは5月30日にこのダストストームをキャッチしており、オポテュニテイの活動地域から近いためオポテュニティ
のチームへダストストームに備えコンテンジェンシープランを準備するように伝えたとのことです。6月10日朝にオポテュニティ
と通信した時には、τは10.8に達していたとのことです。それを最後に、通信が途絶えたとそうです。
プレスリリース本文には、探査車の電源について、”low power fault mode”という言葉が使われています。[5]
光学的厚さと発電能力の関係を示すグラフも公開されています。21ワット時まで一気に低下しています。[6]
(NASA/JPL-Caltech/New Mexico Museum of Natural History)
この値は2007年にダストストームで低下したパワーのさらに1/10です.2007年7月26日のプレスリリースでは、" save power"
という言葉だったのですが、今回は、”low power fault mode”ですので、危機感が伺えます。
8 6月13日のプレスリリース "NASA Encounters the Perfect Storm for Science"の冒頭の画像で、ダストストームが東に
広がる様子がアニメーショになっています。探査機の位置を示してあります。オポテュニティはダストスームの真っただ中、
キュリオシティの手前までダストストームが迫っている様子がわかります。[7]
(NASA/JPL-Caltech/MSSS)
NASAの全探査機がダストストームを観測することのことです。[7]
各探査機の日本語での解説は月探査情報ステーションの火星探査 〜赤い星への挑戦〜のページにあります。
中心的な観測装置と観測対象は以下です。
MRO MCS(Mars Climate Sounder) --- ダストストームの大きさ,中層大気の温度
MRO MARCI(Mars Color Imager) --- ダストストームの大きさ、光学的厚さ、風
オポテュニティ Pancam(Panoramic Camera) --- 光学的厚さ
キュリオシティ Mastcam(Mast Camera) --- 光学的厚さ
MAVEN アクセルナビ(ACCEL NAV) --- 高層大気の密度
9 6月15日に南アフリカのクライド・フォスター(Clyde Foster)さんが撮影した画像は、アキダリア平原 (Acidalia Planitia)から
南西に離れたタルシス山脈(Tharsis Montes)からオリンポス山 (Olympus Mons)、ソリス高原 (Solis Planum)が写っています。
よく見るとダストストームがマリネリス峡谷 (Valles Marineris)を伝っている様子がはっきりとわかります。ダストストームは、 タル
シス山脈(Tharsis Montes)やソリス高原 (Solis Planum)までは広がっていません。
10 6月20日にアンソニー・ウェスリー(Anthony Wesley)さんが撮影した赤外線撮影の画像には、クレータが白く写って
いるようです。クレータの部分はダストが厚く、その分、白く写るのでしょう。
WinJuposで展開図にして、火星の地形図と突き合わせて調べ、大シルティスの北端に丸く見えるのがアント二アディ、
ヘラスの直ぐ北がホイヘンス、メリディアニ高原の近くがスキャッパレリだとわかりました。名前を展開図に書き込み
ました。
11 6月23日にクリストファー・ゴ(Christopher Go)さんが撮影した赤外線撮影の画像には、アントニアディ・クレータ
のところに三分裂した白いスポットが写っています。20日にアンソニー・ウェスリー(Anthony Wesley)が撮影した
様子と変わっています。
12 6月11日から17日までのMROが撮影した画像のムービーが公開されました。
火星の北半球の低地のほぼ全域と南半球の高地の半分ほどがダストの霞(haze)に覆われています。
（NASA/JPL-Caltech/Malin Space Science Systems )
13 キュリオシティのツイッターに自撮り写真（6月15日撮影）が掲載されています。
キュリオシティがいる場所での光学的厚さτ（タウ）は8.0とのことです。[8]
これは、地球で言えば高曇りのような感じでしょうか。
(NASA/JPL-Caltech/MSSS)
14 キュリオシティが撮影したダストストーム前と最中の比較画像が公開されています。
左が、ダストの霞（haze)に覆われる前(5月21日撮影)、右がダストの霞(haze)に覆われている最中(6月17日撮影)です。
比べると左は岩の影がはっきり写っていますが、右は影がありません。そして右は全体に赤くなっています。ダストの
霞に覆われると空全体が赤くなっていることがわかります。露出時間はダストの霞に覆われる前が、7.7ミリ秒、ダストの
霞に覆われると、66ミリ秒と約9倍になっているとのことです。[9]
(NASA/JPL-Caltech/MSSS)
15 6月22日、ESA Operationsのツィッターに、6月19日にマーズ・エクスプレスのwebカメラでタルシス三山の上空から撮影
した画像が公開されています。その画像を詳しく見ると火星の縁に上空に広がるダストの帯が写っています。
ダストが火星の表面から55km上空まで達しているとのことです。[10]
画像に二か所「Dust」と書き込まれているところに局所的なダストストームが起きています。この局所的なダストストーム
拡大しませんでした。黄色の枠の中を拡大すると火星面の上空に帯状になったダストが写っています。この辺りは、
火星の基準面(0m)から約4km下になります。ダストのヘイズは火星の基準面から51km上空にまで達していることがわかります。
オリンポスやタルシスの山々よりも20km以上の上空をダストのヘイズが覆っていることがわかります。
（出典： ESA Operations Twitter)
16 火星の縁の雲
2018年6月30日に、山崎さんを始め数名が、火星の縁に微かな隆起を観測しました。それらの画像から画素数を
数えて、その隆起の高さの計測を試みました。詳しくは「6月30日に観測された火星の雲の高さ」として別の
ページに掲載してあります。
17 ローバーの最新情報より
7月6日のキュリオシティ最新情報(NASA MARS ROVER Curiosity: Mission Update)、
"Sol 2104-06: Have we reached the peak?"によると、ここ二週間、ゲールクレータのダスト量は減りつつあり、
峠を越した(The amount of dust over Gale Crater has been slowly declining over the last
two weeks and it's possible the dust storm has reached its "peak". )[11]
とことです。
7月10日のオポテュニティ最新情報(Opportunity Updates)、"sols 5128 to 5141, June 27, 2018 - July 10, 2018
:Opportunity's Science Team Remains Vigilant"によると、ローバーのuploss timerが期限を過ぎているため、オポテュ
ニティが再活動を始める際に、uploss timer障害となるため、その復旧も必要になるそうです。[12]
8月22日のオポテュニティ最新情報(Opportunity Updates)、"sols 5176 to 5182, Aug. 15, 2018 - Aug. 22, 2018
: No Word From Opportunity Yet As Skies Begin To Clear"によると、ローバーがいるサイトから3000km以内では、新た
なダストの活動はなく、上空大気の光学的厚さ、τ(タウ）は減少している。しかしながら、オポテュニティからの信号は全く
聞こえてこないとのことです。オポテュニティは低電力障害、おそらく、ミッションクロック障害になっていることが予想され、
2018年6月10日、ローバーとの最後の通信に続き、アップロスタイマーが満了し、別の障害に状態が加わったとのことです。
ローバーが目覚めたら、ビープ音を送るように、週に３回、コマンドを送っているそうです。[13]
9月4日のオポテュニティ最新情報(Opportunity Updates)、"sols 5190 to 5195, Aug. 30, 2018 - Sept. 4, 2018:
"A New Listening Plan for Opportunity"によると2019年1月まで、オポテュニティとの通信回復を試みるとのことです。[14]
9月20日のオポテュニティ最新情報(Opportunity Updates)、"sols 5203 to 5209, Sept. 12, 2018 - Sept. 18, 2018:
"No Signal Has Been Heard From Opportunity for Nearly 100 Days"によると、6月10日以来、オポテュニティとの通信が
途絶したままだということです。
・オポテュニティのチームは、ローバーへコマンドを送信する頻度を増している。
・オポテュニティ上空の大気の光学的厚さτ(タウ）は、1.5より現象し続けている。
・オポテュニティの状態は、電力低下の障害、ミッションクロックの故障、そしてアップ-ロスタイマの障害を起こしていると
予想される。[15]
《補足説明1》
光学的厚さとは、大気による日射の減衰率のことであり、記号、”τ”（タウ）で表します。
”I0”は大気上端での太陽光の強さ、
”I”は地上に達した太陽光の強さ、
”m”は天頂方向の気柱の長さを１としたときの各太陽天頂角に対する大気路程
として、
式 I=I0*exp(-mτ）
で定義されます。
参考 気象庁 大気の光学的厚さの観測
地球の雲と光学的厚さは、下図のようになっています。
出典 ISCCP (International Satellite Cloud Climatology Project) Cloud Types
《補足説明2》
"Mars Year(MY)"については,米国惑星協会のWEB、Mars-Calendarに解説があります。それによると、
Mars Yearは、1955年4月11日に火星の北半球が春分を迎え,Ls(Solar Longitude)=0になった時点を紀元とし、
火星が太陽の周りを回る期間を1火星年とする火星基準の紀年法です。R.T.Clancyらが2000年に発表した論文
(Journal of Geophysical Research,105,P9553-9572,"An intercomparison of ground-based millimeter, MGS
TES, and Viking atmospheric temperature measurements: Seasonal and interannual variability of
temperatures and dust loading in the global Mars atmosphere")の中で,マリナー9号,ヴァイキング1号2号、パスファイ
ンダーやＭＧＳによって観測された火星大気のデータを比較し,火星の季節変動を解析するために、このMars Yearを
使ったことが始まりです。1955年4月11日〜1957年2月25日までがMY1です。MY28は2006年1月21日から2007年12月
8日の期間で2007年のダストストームはこの期間に起きました。
《参考文献》
1: 2007/7/27 NASA Press release "Mars Exploration Rover Status Report: Spirit Sees Dustier Sky"
2: 2007/8/7 NASA Press release "Martian Skies Brighten Slightly"
3: 2007/8/24 NASA Press release "Mars Exploration Rover Status Report: Rovers Resume Driving"
4: 2018/6/2 Cloudy Nights → Astrophotography and Sketching → Solar System Imaging & Processing
"Martian dust storm June 2"
5: 2018/6/12 NASA Press release "Opportunity Hunkers Down During Dust Storm"
6: 2018/6/13 NASA Press release "On Mars, Light Is Energy"
7: 2018/6/3 NASA Press release "NASA Encounters the Perfect Storm for Science"
8: 2018/6/20 NASA News release "Martian Dust Storm Grows Global; Curiosity Captures Photos of Thickening Haze"
9: 2018/6/20 NASA Images "Duluth After Dust Storm"
10: 2018/6/22 ESA Twitter "Images of #Mars obtained by ESA’s #MarsExpress....."
11: 2018/07/06 NASA MARS ROVER Curiosity: Mission Update,"Sol 2104-06: Have we reached the peak?"
12: Opportunity Updates,sols 5128 to 5141, June 27, 2018 - July 10, 2018: No Word From Opportunity Yet As Skies Begin To Clear
13: Opportunity Updates, sols 5176 to 5182, Aug. 15, 2018 - Aug. 22, 2018: No Word From Opportunity Yet As Skies Begin To Clear
14: Opportunity Updates, sols 5190 to 5195, Aug. 30, 2018 - Sept. 4, 2018: A New Listening Plan for Opportunity
15: Opportunity Updates, sols 5203 to 5209, Sept. 12, 2018 - Sept. 18, 2018: No Signal Has Been Heard From Opportunity for Nearly 100 Days
以上