[P-CG19] 惑星大気圏・電磁圏

[PCG19-P02] MAVEN/STATICの観測に基づくダストストーム期間の火星超高層イオン密度変動の研究

*長内 大河¹、益永 圭²、寺田 直樹¹、吉田 奈央¹、原 拓也³、堺 正太朗¹ (1.東北大学大学院理学研究科、2.国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構　宇宙科学研究所、3.カリフォルニア大学バークレー校・宇宙科学研究所)

キーワード：火星、ダストストーム、MAVEN、超高層イオン

固有磁場を持たない火星において、超高層大気の状態変化は太陽風や太陽フラックスの影響が支配的であると考えられてきた。しかし、近年の研究により火星の熱圏や外気圏の粒子の数密度がダストストームに応じて変動することが明らかになり(Yoshida et al.,2021)、ダストストームが火星超高層大気へ及ぼす影響が重要視され始めている。
　近年、ダストストームに期間におけるひさき衛星の分光観測により、火星超高層大気中の水素原子や酸素原子の総量が下層大気中の大気波動と同期するように周期変動している様子が観測された(Masunaga et al.,submitted)。このような熱圏や外気圏に変化が起これば、中性大気を起源とする電離大気にも同様の影響を及ぼすと予想される。しかし、ダストストーム期間中の電離圏イオンや流出イオンの数密度変動については調べられていない。そこで本研究の目的は、火星探査機のイオン質量分析器の観測データを用い、ダストストーム中に発生する熱圏・外気圏大気の変動が火星電離圏イオンや流出イオンにどのような影響を及ぼしているのか明らかにすることである。
我々は火星探査機Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN (MAVEN)搭載のSupraThermal And Thermal Ion Composition (STATIC)を用い、2016年9月の大規模ダストストーム期間に火星超高層で観測された5つのイオン種(H⁺,He⁺⁺,O⁺,O₂⁺,CO₂⁺) の数密度の変動について解析を行なった。この際、太陽風による影響と下層大気からの影響を分離するため、1軌道ごとの観測値を太陽風、磁気シース、Magnetic pileup region、電離圏という4つのプラズマ領域に分けて解析し、各領域における軌道ごとの平均数密度変化を調べた。なお、日照領域と日陰領域で電離率が異なるため、それぞれのプラズマ領域において日照領域と日陰領域に分けて考えている。
解析の結果、電離圏(高度150-250km)においてH⁺,O⁺に特徴的な周期変動が見られていることを発見した。特にH⁺に関しては、太陽風・磁気シースのような高高度領域とは異なる周期変動が観測されており,ダストストームによる下層大気の影響を受けていると考えられている。また、O₂⁺,CO₂⁺は電離圏において日が経つにつれて10倍程度の増加が見られた。本発表では、STATICで観測された電離圏中のH⁺とO⁺の周期的密度変化と先行研究で発見された熱圏大気のHとOの周期変化に関して比較を行い、議論する