60 年以上にわたり、地球の周囲に第 3 の電場が存在する可能性が推測され、それが地球の北極と南極の上空にある宇宙空間への大気の放出に関与していると考えられてきました。
Nature誌に掲載された最近の記事では、地球の大気の複雑な動きと進化に対する理解が深まるこの発見について説明しています。これは、私たちの惑星の歴史に関する手がかりを提供するだけでなく、火星のような他の惑星の大気に何が起こったのかを説明し、生命の適性がある可能性のある系外惑星を決定するのに役立つ可能性があります。
エネルギー分野
これまで、私たちの惑星によって生成された 2 つのエネルギー場が知られていました。 1 つ目は、重力場です。これは、質量を持つ物体の周囲に存在する力場であり、その物体の周囲の空間に重力がどのように分布するかを説明します。
重力場の強さは物体の質量と物体までの距離によって決まります。私たちが自由に浮遊することを妨げ、地表に張り付いたままにすることに加えて、私たちの大気を地球に「固定」し続ける役割もあります。十分な重力がなければ、大気は宇宙に逃げてしまいます。
2 つ目は磁場です。地磁気とも呼ばれるこの磁場は、地球の内核から宇宙まで広がり、太陽から発せられる荷電粒子の流れである太陽風から地球を守る盾として機能しています。
そして、何年にもわたる探索の後、彼らはついに、重力場や磁場と同じくらい基本的な、両極性場である 3 番目の場を見つけることに成功しました。その機能は重力を中和し、粒子を宇宙に放出することです。
発見
60 年以上前、科学者たちは極から宇宙に流れる「極風」と呼ばれる海流の存在を想定していました。これにより、その原因を理解するための研究が活発化しました。
大気の上部でろ過されていない強烈な太陽光が空気粒子の一部を宇宙に逃がす原因となるはずですが、観測された極風のほうが謎でした。これらの粒子の多くは低温であり、加熱された形跡はありませんでしたが、超音速で移動しました。科学者たちは、まだ発見されていない電場が原因である可能性があると疑っていました。
この場は亜原子スケールで生成され、信じられないほど弱く、その影響はわずか数百キロメートル離れたところでも感じられると予想されていました。 NASA が地球の両極場を測定できる機器の検出、設計、構築に必要な技術を手に入れたのは 2016 年頃になってからです。
エンデュランスは高度768.03キロメートルに到達し、わずか19分後に海に着陸した。高度 518 キロメートルの範囲で、わずか 0.55 ボルトの電位の変化を測定するデータが収集されました。これは、時計の電池の強度に似ていますが、極地の風を説明するには十分な強度です。
重力からの脱出
極風の中で最も豊富な種類の粒子である水素イオンは、この場から重力の 10.6 倍強い外力を受けます。そして、それは重力を中和するには十分すぎるほどです。実際、NASA のゴダード宇宙飛行センターのエンデュランスミッションの科学者らは、超音速で宇宙に打ち上げるだけで十分だと述べています。
これにより、その存在が確認されただけでなく、その強度も正確に測定された。電場が大気脱出（大気からガスが宇宙空間に失われる過程）と電離層の構成に果たす役割も確認された。
研究者らによれば、エンデュランスの発見は多くの疑問を引き起こし、現在ではその答えが得られ始めているという。
私たちの惑星の基本的なエネルギー場としての両極場は、重力や磁気とともに、大気の進化を継続的に形作ってきた可能性があります。その機能は重力を中和し、粒子を宇宙に放出することであり、科学者によれば、他の 2 つの分野と同様に基本的なものです。そして、それは大気の内部力学によって生成されるため、金星や火星などの他の惑星にも同様の電場が存在すると予想されます。
ニュース参照:
ジョージア州コリンソンら。地球の両極性静電場とイオンが宇宙に逃げる際のその役割。ネイチャー、vol. 632年、2024年。
