日本地球惑星科学連合2018年大会

講演情報

[JJ] Eveningポスター発表

セッション記号 M (領域外・複数領域) » M-IS ジョイント

[M-IS18] 水惑星学

2018年5月22日(火) 17:15 〜 18:30 ポスター会場 (幕張メッセ国際展示場 7ホール)

コンビーナ:関根 康人(東京大学大学院理学系研究科地球惑星科学専攻)、臼井 寛裕(東京工業大学地球生命研究所)、玄田 英典(東京工業大学 地球生命研究所、共同)、渋谷 岳造(海洋研究開発機構)

[MIS18-P05] 風成砂丘から探る異なる海陸分布における大気循環パターン:
地球・火星・タイタンの比較

*庄崎 弘基1長谷川 精1 (1.高知大学理工学部)

キーワード:風成砂丘、海陸分布、大気循環、超大陸

惑星表層における水の存在量や海陸分布は,季節的な南北両半球の温度勾配の度合いを変えるため,大気循環パターンに大きく影響を及ぼすと考えられる.しかし海陸分布の違いや海-陸比率によって,惑星・衛星の大気循環がどのように振る舞うかを実測データに基いて示した研究はない.風成砂丘は,地球以外の惑星や衛星の表層にも普遍的に見られ,その分布や形態・配列方向は,地表風系や大気循環に関する重要な情報を提供する(長谷川,2012).そこで本研究では,現在と過去の地球,現在と過去の火星,そして現在のタイタンの表層に見られる風成砂丘記録と,GCMによる風系の復元結果とを比較検討することで,惑星・衛星に関わらず,海陸分布と大気循環パターンの関係性を統一的に説明できるかどうかを考察した.
現在の地球(大陸分散型の海惑星と呼ぶ)では,赤道対称な帯状の大気循環(ハドレー循環など)が発達し,風成砂丘もその風系を反映する.一方,約250Maの超大陸パンゲア時代の地球(大陸集合型の海惑星)では,赤道を跨ぐ超大陸の存在により,季節毎に南北に反転するハドレー循環が発達すると推定されている(Rowe et al., 2007; Tabor & Poulsen, 2008).同時代の風成砂丘(Navajo sandstoneなど)を調査した結果,季節的に反転する風系(北東風と南西風)によって縦列砂丘が形成されており,GCMの結果と整合的だった.また,タイタン(湖惑星)の風系および風成砂丘記録を見ると,パンゲア時代と類似しており,季節毎に赤道を跨いで南北に反転するハドレー循環によって,縦列砂丘が赤道~低緯度域に発達する(Tokano, 2010).
次に現在の火星(陸惑星)では,表層に水が存在しないため南北温度勾配は更に大きくなり,季節毎に大きく反転するハドレー循環が発達する(Forget et al., 1999).現在の火星では縦列砂丘があまり発達しないが,赤道域の砂丘の配列方向は南北に反転する風系の傾向を示す(Gardin et al., 2012).一方で約40億年前の火星では,北半球に超海洋が,南半球に超大陸が発達していたと考えられ(南北非対称な大陸集合型の海惑星),その比熱差から季節毎に大きく南北反転するモンスーン循環が発達していた可能性がある.Opportunityにより調査された赤道域の風成層記録を見ても,南北に反転する風系がはっきり認められる(Hayes et al., 2011).同じような大陸配置をしていた超大陸ロディニア時代の風系では,Giant wave rippleによって同様に南北で大きく反転する風系が推定されている(Hoffman & Li, 2009).
以上をまとめると,大陸分散型の海惑星(現在の地球)では南北両半球の季節変化が小さいため赤道対称にハドレー循環が発達するのに対し,大陸集合型の海惑星(パンゲア時代の地球)や湖惑星(タイタン),陸惑星(現在の火星)のように海-陸比率が減少していくと,赤道を跨いだ南北非対称なハドレー循環が卓越する,という明確な傾向が明らかになった.ただし,南北非対称な大陸集合型の海惑星(40億年前の火星やロディニア時代の地球)では,季節毎に大きく南北反転するモンスーン循環が卓越するという例外も明らかになった.