[U-08] 地球惑星科学の進むべき道１１：地球惑星科学分野の大型研究計画

[U08-08] 戦略的火星探査：火星宇宙天気・気候・水環境探査計画(MIM)

*関 華奈子¹、臼井 寛裕²、関根 康人³、山崎 敦²、藤田 和央²、寺田 直樹⁴、今村 剛⁵、火星宇宙天気・気候・水環境探査計画 ワーキンググループ² (1.東京大学大学院理学系研究科、2.JAXA宇宙科学研究所、3.東京工業大学地球生命研究所、4.東北大学大学院理学研究科、5.東京大学新領域創成科学研究科)

キーワード：火星、宇宙天気・気候、国際宇宙探査

本計画は、ハビタブル惑星の理解に向けて、我が国が本格的な火星探査を実施するための、先駆け的な位置づけを持つ、火星周回探査計画である。マスタープラン2020では、地球電磁気・地球惑星圏学会および日本惑星科学会の両学会長の連名で、主学術研究領域、宇宙惑星科学、副領域は航空宇宙工学として提案し、計画番号96(学術領域番号24-2)として採択されている。
本計画の目的は、生命生存可能(ハビタブル)惑星成立の条件は何なのか、という人類の根源的な問いに対し、ハビタブル惑星研究で重要な位置づけを持つ火星探査によって挑むことにある。近年の火星探査により、40億年前の火星は地表に液体の水が存在するハビタブルな環境を持ち、進化の早い時期にハビタブル環境を失ったことがわかりつつある。このような気候変動を起こすには、約１気圧分のCO2大気が表層環境から取り除かれる必要があるが、２つの可能性のうち、地下に貯蔵されているとは考えにくいため、宇宙空間に散逸することが必要とされている。最近の探査からは平均描像が得られてきた一方で、過去に頻発した極端な太陽活動条件下での火星圏の応答の理解が不可欠との認識が高まりつつあるのが現状となっている。
ハビタブル惑星研究において、火星は重要な位置を占める。なぜならば、火星は過去にハビタブル環境を持ち、それを失った惑星であり、かつ、もしかしたら生命活動に重要な役割を果たした可能性のある過去の海洋水が、現在でも凍土や含水鉱物として地下に存在している可能性があるからだ。すなわち、地下水圏、大気圏、宇宙環境の相互作用の帰結としての水環境進化を実証的に調べることができる惑星という位置づけを持つ。その中で、本計画では、「惑星大気進化に重要な大気上下結合、宇宙環境影響の理解」と「浅部地下を含めたH₂Oの動態と揮発性物質の起源を制約」に着目した探査を実施し、ハビタブル惑星環境の持続性の理解に貢献することを目指している。
一方で、前回提案から、火星探査を取り巻く状況に大きな変化があった。まず一つは、米国主導のアルテミス計画の国際協働による進展であり、2019年10月に日本政府として参画が決定され、昨年末には宇宙基本計画工程表にも記載された。また、はやぶさ２の成功を受け、それに続くサンプルリターン計画として火星衛星サンプルリターン計画MMXがプロジェクト化されている。こうした中、NASAからMars Ice Mapper計画への日本の参画が打診され、前回提案であるMACO計画との親和性が高いことから、科学者コミュニティが立案段階から検討に参加、MIMにおいて、JAXAは衛星システムとsub-science payloadsを担当する方向で検討が進んでいる。2021年2月にはNASAからプレスリリースが発出され、11月には国際Measurement Definition Teamも立ち上がり、現在急ピッチで検討を進めているところである。本講演では、その概要についてご報告する。