2012年の火星観測期には驚くべき現象が脚光を浴びた。以前からたびたび記録されてきた現象だが、本年の派手な出現は広く世間の注目を勝ち取るに到った：陽光を浴びた火星の明るい円盤像の端から輝く活動物が飛び出して火星の夜の闇へと伸びる様子が検出されたのである。3月19日の著しく目立つ例をWayne Jaeschkeが発見し、それに続く同様の現象の観測例のみならず、それに先立って記録されていた2012年観測期の同様例が天文学者の間に多くの疑問を提起した。
この流れに沿って我々がまた思い起こすべきは、2003年11月4日の南 政次による同様の現象の眼視での発見である(続く数日間に森田行雄と宮崎 勲によって撮像されて確認が得られた)。幸運なことにその何年も前からHSTが火星の欠け際の明突出を捉えていた。その一例は1997年5月17日のHSTの三片の画像の一つに認められ、CMOの観測者近内令一によって指摘されてISMOの諮問委員会の注目するところとなった。また筆者が偶然見つけた他の一例は1999年3月3日に撮像されたHST画像の一般に公開されていないシリーズに記録されていた(脚注1)。
上記の二つのHST画像シリーズの双方ともに、専門家によるそれぞれの欠け際の明突出の高解像度画像が提供されているので、ここでそれらについてケーススタディを実施することにしよう。CMO/ISMO誌の第400号のためのこの特別ノートの目的は、これらのHSTが捉えた火星の欠け際の明突出についての興味深い実態を明らかにしようと試みることである。
画像上での確認について
専門家の撮った高解像度の火星画像上で明るい部分が像の周縁部から膨らんで突出しているように見えることは珍しくない。それらのいくつかは古典的な山岳雲が周囲の部分よりも明るく輝いていて像の端近くで膨らんでいるように見えるだけであり、その判別は容易である。ここで述べる例はどれも特定の高く盛り上がった地形との関連はなく、また欠け際を超えてはるかに火星の闇側に伸びているという際立った特徴で同定はたやすい。本論攷において我々はこれらは総て同じ種類の現象と想定している。ただしそれを断定する明白な根拠は現時点では得られていないことを読者は念頭に置いてほしい。
Ⅰ－1999年：非常に珍しい夕方の欠け際の突出例のシリーズ画像
1999年の明突出のHST画像シリ
ーズはこの年の3月3日に得られた(λ=105ﾟLs、4月24日の衝の日の2か月ほど前)。この一連の画像は幾つかの理由で極めて興味深い。図１に一組のRGBセットを処理して仕上げたカラー画像を示す。
筆者の知る限りこれが夕暮れ側の欠け際での明突出の記録が見つかった唯一の例である。知られている他の実例や候補例は総て朝側で観測されている(2012年；2003年；1997年)。
そして我々が多大の興味を持って特記すべきは、この1999年の明突出が浮かんでいたのは、2003年11月及び2012年3月に地球上から観察された欠け際の明突出例の座標位置に非常に近い場所だったということである。HATC(High Altitude Terminator Cloud：欠け際の高高度雲)の出現場所の分布傾向には統計学的に有意な偏在傾向はないのかもしれないが、もし偏在出現傾向があるならばエリダニア～アウソニア地域上空に形成されやすい傾向があるのかもしれない。もっとも、あとで触れる1997年のケースでは全然違う場所に出現したのだが。
さて、何といってもこの夕方の欠け際の明突出事例のデータ全体を詳細に見なければならない。これは非常に長いシリーズのショットで、三つの波長域で撮られていて(すなわちF410M；F502N；F673N…これらはHSTのWFPC2カメラで通常RGBフィルターとして使われている組み合わせである(脚注2))、4時間にわたっており、それぞれのフィルターで10～15分間毎に撮像が実施されている―残念なことに1時間の中断が2回入っているが。結果としてこの明突出の様相の変化を観察することができる。F410Mフィルターの画像でこの突出が一番追跡しやすい(青色光―後述の1997年のケースでこの対象の反射能の波長特性に触れる)；
図２に最初からの９片の青色光画像についてWinJuposによる極射影処理でまとめたものを示す(画像は11組あるが；最後の２片には明突出はもはや認められないので省いた)。
図２：HSTによるF410Mフィルターでの連続画像のWinJuposによる極射影マップ
この明突出の変化動向を記述するのは容易でない。00H29及び00H40フレームでは明瞭に発達して認められ、おそらく最初の00H02フレームの矢印部に見える小さな白雲(西経221度、南緯41度)から進展したものだろう。しかしながら、昼間側の雲とこの明突出とのつながりは明確ではない。確かと思えるのは、完全に発達した明突出(01H39から見え始まる―—丸々1時間の空白はまことに遺憾である)は遥かに伸展していて、初めの方の画像上の同じ座標位置の上に見られたいかなる昼間の雲よりも複雑に見える―—いくつかの芯のある光斑が明らかに認められる。
明突出が発達し切ってからの細かい変化も興味深い(01H39―02H06)。オリジナルの画像を見ると感じられるのだが(2012年の明突出の例から作られた動画でも同様の振る舞いが見られるが)、まさしく火星の自転に追従するかのように―—表面模様がそうであるように―—明突出が移動していくように見える。ところが極射影マップでは印象は若干異なって、明突出は火星の球体に対して少々移動するように―—あたかも日没明暗境界線を追いかけようと試みるかのように―—見える。またこの明突出はその形状を非常に素早く変化させ、ものの数分の間に内部の光斑が淡化したり、逆に明るさが増したり、あるいは互いに融合したりさえ、というような変容を見せている(01H39-01H57)。
副次的な明突出？
この画像シリーズには別個な明突出が見られる(00H40フレームの矢印部)。メインの突出に似た外観だが、00H02フレームに既に見えているような昼間の雲との連絡はこちらの方が辿りやすい。不運なことにこれに続く変化は1時間の撮像ギャップのために全く判らない。01H39フレームにはもはや何も認められない。昼間の雲と明らかにリンクしているようでありながら、この副次的な明突出の00H40の輝度増加は突然であったことが00H29や00H20フレームと比較してみると判る。
この画像シリーズを検討して感じるのはこの欠け際の明突出はかなり短命であり、また10分間もあれば外観、形状の変化を見分けられるほど変化が非常に早いということである；またこの現象は昼間の条件で活性化するということでもなさそうである。2012年の例でも明突出出現相当部の経度帯が陽光の中に入ってくるまで現象を追跡することはできなかった；WinJuposによる火星地方時(LMH：Local Martian Hour)の計測では、火星面上の当該地域の経度が薄明線を越えてから１H15ほど経過したあたりで核を持った光斑が薄れて消失している。
さて、かほどに例数の多い朝方の明突出検出に対峙して今回夕暮れ側の模範例をやっと見つけることができて、次のような疑問が湧いてくる：夕方の明突出の本体は果たして夜側の闇の中に深く進む前に消失するのか？はたまた残存し続けるのか？ 今回のデータからは、陽光をもはや浴びなくなってこの現象が見えなくなったのか、あるいは現象の本体自体が消失してしまったのかを判断するのは不可能に思える。しかしながら、この夕方の明突起が見えていた間には非常に急速な変化、すなわち光斑のあるものは薄れる一方で他の光斑は拡大して輝度を増し、いくつかは融合合体する様子が短時間の内に観察された…このことから、この現象の本体が夜側で数時間にわたって安定して残存し続けるという見解を強く支持はできないと思われる。
Ⅱ―1997年：全波長域画像シリーズ
1997年5月17日にHSTによって朝方のマリネリス峡谷近くで欠け際の明突出が観測された。この例では現象の変化を追跡することはできないが、その代わりに1999年の画像シリーズと違ってUVBから深赤外域にいたる全波長域の画像のセットが提供されているので(F255W(UVB)、F336W(UVA)、F410M(blue)、F502N(green)、F673N(red)、F953N(IR)、F1042M(IR))異なる波長バンド画像の様子を比較して何らかの情報を得る試みが可能だろう。図３はRGBカラー合成画像、そして図４に五種類の波長域の画像を示し、矢印部が件の明突出である。
ここでの課題は、それぞれの波長域において火星像全体と明突出部の相対的な輝度比を測定することである。この測定は実施が容易で、火星全体像に対して明突出の反射能がどのように変化するかの傾向が判る。但しこの対象の絶対的な反射能については何の参考にもならない。結果を図５に示す。
図５：相対的反射能：欠け際の明突出/火星像全体の輝度
相対的輝度測定分析の結果は、画像を目で眺めた時の感じを確認するものであった：欠け際の明突出は波長が長くなればなるほど見え難くなる。火星の絶対的平均反射能は菫外域から赤に向かって急激に上昇することが知られている(700nmを越したあたりの近赤外域でわずかに低下する)。この惑星が強い赤色味で輝く所以である。しかしこの明突出はそのような傾向を示さない。ここでは反射能の最大値がどの波長域にあるかについては分析できない：しかし間違いなくいえるのは、この明突出の波長別輝度測定の結果は火星の通常の白雲と同様の傾向を示していて、短い波長域(青、菫外)で最も目立つということである。実際のところ、相対的反射能の最高値はHSTの二種類の菫外フィルターで得られ、青色光ではすでに相対的反射能は低下しているようだ(1042nmで少々増加しているように見える理由は明らかでない)。
もし明突出が雲であるならば、明突出を構成しているのが主として水の成分(水蒸気、もしくはより高い確度で氷晶)なのか、あるいはダストか、という疑問の解答に有力な材料を提供することになる。ダストならば波長別相対的輝度測定の動向は火星面の主要な傾向に追従したであろう：赤で明るく、青で見え辛いという。ここで誤解すべきでないのは、この全波長域画像シリーズの中で明突出が赤及び赤外域でも依然として検出できるのはダストと同様ではないのか、と考えたくなる点であろう：これは単にこの対象が暗黒の背景上に突出しているからであって、背後に明突出の赤色光での淡い輝きをかき消してしまうような明るい惑星面がないからである。これらのHST画像で読者に注目してほしいのは、近赤外域深くの1042nmの画像上でさえなお、北極地域の欠け際近くの北極冠のわきのサイクロンの濃い名残りがその外形をかすかにたどれるという点である；白雲は赤色光でも中等度に輝いているのだが、通常は背後の火星面が明るすぎて見えないことも多い。
Ⅲ―他の明突出の記録例
HSTの膨大な画像コレクションを見返すと、陽光に照らされた火星面から離れて欠け際を越えて伸びる明るい突出の発生例が他にも見つかる。図６に1995年、1997年及び1999年の接近期の衝近傍に記録された三例を示す(後者二例は再び近内令一の指摘でISMOの知るところとなった)。視角の関係でこれらは小さくてしかも薄っぺらく、アマチュアによる画像に捉え切れなかったと考えられる。
これらの例は総て、前記Ⅱ項で述べた反射能分析の傾向によく一致しているようだ。1997年3月30日の例では雲は青っぽく見える。1999年4月28日及び1995年2月24日の画像では雲は菫外光で最もよく見えて、赤/赤外光ではもはや認められない。
図６：HSTで記録された衝近くの明突出出現例
Ⅳ―全事例分布マッピング
これら総ての欠け際の明突出例の出現位置を古典的な表面模様地図上にプロットした火星全面上分布マップを掲げる。またロゼッタ探査機によって2007年2月24日(λ=189ﾟLs)に菫外光(再び)で記録された明突出の位置も加えてある(脚注３)。
この全球的マップはアウソニア/エリダニア地域の重要性を確固としたものとしていて、南半球のほとんど総ての現象例はこの地域に集中している。二例が赤道近傍に、そして北半球の北方深くにわずか一例が記録されている(ロゼッタの例)。
図７：全記録例の全球的分布マップ。青は朝方の現象で、緑が夕暮れの発生例。
結 論
火星の欠け際の明突出の本性についての疑問はまだ残る。これを雲だとする専門家の文献があり、これが最も単純な仮説だろう(脚注４)。雲仮説を支持する論拠は：
1) 欠け際の明突出の波長別反射能特性は通常の白雲のそれとよく似ている。菫外で最も見やすく、青でもよく見え、そして赤/赤外では弱く観察される；
2) 明突出と、その近隣の陽光に照らされた火星面に存在する白雲との間に完璧と思える相互関係が認められる。1993年3月3日にHSTによって撮像された二例はいずれも昼間側の雲から発達したようだ。もし明突出が通常の雲から進展したのでない場合には、単にその場所に高高度の氷晶霧を生成させるのに十分な量の水蒸気が存在したことを示していることになろうか；
3) 火星の季節との間にも高度の相関関係があるようだ。ほとんど総ての発生例は南半球の秋/冬に記録されており、氷晶雲が生成するのに適した時節である；
4) 2012年の現象は数週間にわたって繰り返し起こったようで、これは白雲の活動の際にもよく見られることである。
ここで強調したいのは、2003年の明突出現象は上記2)そしておそらく4)には適合するものの、3)には合わず(季節は南半球の夏)、また1)とも折り合うようには思えない：2003年11月に撮られた画像のいずれにおいても明突出は青色光の画像上よりも赤色光の画像で顕著に見られる(2003 CMO Mars Gallery参照)。これは撮像技術の面からある程度説明がつくかもしれない(当時宮崎 勲ら多くの撮像家が使用していたToUcam Proカメラのブルーレイヤーは青色光画像情報としては信頼度に問題があったことが知られている)。そして結局のところ筆者は、2003年の現象は他の観測期の現象と完全に同種の部類ではないのではと感じている。
しかしながら、火星の欠け際の明突出は単純な白雲の類ではなくて、太陽活動に関連したオーロラ様の活動事象の影響を含んだ現象ではないかという見解をISMOはすでに擁護支持して発表している。この仮説を支持する有力な論拠を挙げると：
1999年の例では非常に早い変化が見られた；わずか10分間で形状の変化が認められた。これは我々が知っている白雲の通常のゆるやかな進展消長と比べると実に恐ろしく早い変化である(高高度の雲の動態について我々の知るところが非常に少ないのはもちろんではあるが)；
火星面上で最も残留局所的磁場の強いアウソニア/エリダニア地域に最も目覚ましい現象が観測されたことから、この短い研究においても火星の局所的磁場と明突出現象との相互関係が確固としたものであることが示唆された。
欠け際の明突出現象と太陽活動との相関の本格的な検討はまた別個の重要な研究課題となるだろう。ISMOでは引き続き2012年3月の壮観な明突出発現にスポットを当てたノートが掲載される予定である。なぜこの現象が明け方に集中するのかという点の議論についても興味が持たれる (記録されてきた現象が典型例であればの話であるが)。
（脚 注）
(1)
以下のURLでHSTの元画像にアクセス可能である：
http://archive.stsci.edu/hst/abstract.html.
1999年3月3日のIDナンバーは8391であり、1997年5月17日のIDは6741であ
る(後者は1997年の総ての画像に対するID)。
(2)
HSTのフィルターの用語法は単純で判りやすい：Fはフィルターの略；数字は波長域透過のピーク(502＝502nm＝緑色光)。末尾の文字はフィルターの透過域の広さを示す：W＝wide、N＝narrow、M＝medium。
(3)
ロゼッタ探査機の画像には以下のURLからアクセスできる：
http://www.esa.int/esaCP/SEMUDT70LYE_index_2.html
(4) たとえば« Mars’
mystery cloud explained » by Alan Boyleを参照：
http://cosmiclog.msnbc.msn.com/_news/2012/03/30/10945735-mars-mystery-cloud-explained