火星のアルシア山では、毎朝のように長さ最大約1,800キロの水氷の雲が現れます。欧州宇宙機関（ESA）の火星探査機「マーズ・エクスプレス」の観測を取り入れた研究では、この雲を再現するには、水蒸気から氷が直接生じる「均質核生成」が必要だったと報告されました。
毎朝現れ、数時間で姿を変える雲
アルシア山伸長雲（AMEC）は、火星南半球の春から夏にかけて、アルシア山の風下側に現れる水氷の雲です。火山の高さは約20キロで、雲は最大約1,800キロまで伸び、短時間で消えていきます。
この雲は山の斜面を越える風に伴って発生する「山岳雲」の一種です。マーズ・エクスプレスは2018年に雲を捉えて以来、繰り返し観測してきました。
雲は毎朝現れる一方、数時間単位で形を変えます。午前中に観測できる探査機のデータは、短命な雲の発生や変化をモデルと照らし合わせるために使われました。
従来の雲の作り方では再現できず
地球や火星の雲では一般に、水蒸気が冷えて、塵や塩など空気中の粒子に付着することで水滴や氷の粒ができます。このように、先にある粒子を核として雲粒ができる過程を「不均質核生成」と呼びます。
一方、均質核生成では、塵などの粒子を足場にせず、水蒸気から氷の粒が直接生まれます。研究チームによると、この過程には非常に高い過飽和度が必要で、惑星大気で実際に起きた例は知られていませんでした。
従来の雲の物理過程を使ったシミュレーションでは、AMECの特徴を再現できませんでした。研究チームは、均質核生成を組み込んだ火星の気象モデルで雲の特徴を再現し、この過程が火星で起きている可能性を示しました。
火山が作る急冷と過飽和
モデルでは、アルシア山を越える風が山岳波を生み、湿った空気を数分で数キロ上昇させます。上昇した空気は急速に冷え、相対湿度が高まることで、水蒸気が氷の粒へ変わる条件が整います。
ESAによると、モデルでは気温が10分間で約30度下がる場合があります。研究チームは、火山の地形と火星の大気が組み合わさり、例外的な過飽和状態が生じると説明しています。
観測とモデルが示すこと
研究では、マーズ・エクスプレスのビジュアル・モニタリング・カメラ、高解像度ステレオカメラ、OMEGAの観測データがモデルに使われました。マーズ・エクスプレスは、雲が現れる朝の時間帯に火星を観測できる探査機の一つです。
研究成果は2026年10月、学術誌「Nature Geoscience」に掲載されました。研究では、均質核生成を加えたモデルがAMECの特徴を再現したことから、火星でこの過程が起きている可能性を強く示唆しています。
研究チームは、モデルの一部が観測と完全には一致しない点も認めています。
