NASAが初めて火星の地震を検知した方法

火星には地球のようなプレートテクトニクスは存在しません。その代わりに、火星の地震は地表深部のマグマの動き、火星のゆっくりとした冷却、そして火星に衝突する微小な隕石によって生じる衝撃波によって発生します。

こうした活動にもかかわらず、NASAの探査機インサイトが火星からの最初の微かな振動を検知するまでには、2ヶ月もの長い観測期間が必要でした。4月6日、探査機の地震計が、後に人間の観測機器によって検知された史上初の火星地震と確認される地震を記録しました。

しかし、最も近い時でも約5,400万キロメートルも離れた惑星の振動を計測するには、想像を絶するほどの忍耐力が必要です。スイスのチームは、1日に2回、探査機インサイトから地震データを受信し、初期分析を行っています。

火星探査機インサイトの地震学チームの惑星科学者、レニー・ウェーバーにとって、これは夜中に信号が検知されているかもしれないという期待を込めて、朝一番にメールを執拗にチェックすることを意味した。「毎朝、ベッドから起き上がる前にスマホを取り出してメールを見て、『もしかしたら今日がその日！あの地震が起きるの？今？今ってどうなの？』と考えてしまうんです」と彼女は言う。

期待を抱いていたのは彼女だけではなかった。「探査機が着陸し、いつ観測できるかわからないという期待は、本当に胸を躍らせました」と、地震計の英国側に設置するシリコンセンサーの設計・製造チームを率いたインペリアル・カレッジ・ロンドンのエンジニア、トム・パイク氏は語る。「それから数週間が経ちましたが、信号は見えず、さらに数週間が経ちました。火星に100ソル（火星日）以上滞在し、設置から2ヶ月以上経ってようやく、はっきりとした信号が見えたのです。」

アポロ計画中に宇宙飛行士が設置した地震計が初めて月震を検知してから50年、そしてバイキング着陸船の地震計が強風の影響で火星の地震を明確に検知できなかったことから期待はずれに終わってから40年が経ち、インサイト着陸船は別の惑星の非常に微弱な振動を積極的に検知している。

研究チームはこれらの信号を最初の検出から数時間以内に把握していましたが、数週間かけて分析を行い、4月23日にデータを公開しました。その直前、インサイトの主任研究者であるブルース・バナード氏がシアトルで開催された米国地震学会の壇上でこれらの発見を発表しました。「これは火星の地震学の始まりに過ぎません」と、パリの地球物理研究所の火星インサイトチームの一員であり、火星の地震活動を探査するミッションのベテランであるフィリップ・ログノネ氏は述べています。

この信号は音声でも記録されました。火星内部の仕組みを初めて音声で確認できたのです。NASAのTwitterアカウントに投稿されたクリップでは、火星の風の渦が次第に大きくなり、火星地震の音へと変化していく様子が確認できます。クリップの最後に聞こえる鋭い「チッチッ」という音は、60倍速再生されていますが、これは着陸機がカメラを操作して空をスキャンしている音です。

この長くゆっくりとした蓄積は、月の地震の記録に似ており、火星の大気が薄いため隕石の衝突に非常に脆弱であるという事実と関係があるかもしれない。数十億年にわたり、隕石の衝突は火星の表面を砕いてきた。「それはひびの入った鏡のように動き、一連の振動波を生み出します」とパイク氏は説明する。このパチパチという音のような幅広い波は、地球上の無傷で湿った表層の岩石のより凝集した動きとは異なり、乾燥した砕けた岩石の地震特性である可能性がある。

しかし、今回の地震の原因を解明するには、より多くの時間と、他の地震との比較が必要になるだろう。「現時点では発生源についてはまだはっきりと分かっていません。衝突によるものか、惑星自体によるものかは分かりませんが、いずれにせよ、惑星内部に振動を引き起こしていることは確かです」とパイク氏は言う。

「何がノイズで何が信号かを見極めるには、長時間にわたって背景を監視することが大部分を占めます」とウェーバー氏は述べ、探査機が実際の地震信号を検出しているのではなく、風や天候、ロボットの動きを拾っているかどうかをチームが見極める必要があると説明した。

火星探査機インサイトは、これまでに設計された中で最も感度の高い携帯型地震計を搭載しています。探査機がコロラド州で試験運用中、大西洋と太平洋の両方で波の音を捉えました。また、パイク氏がオックスフォードでセンサーを試験していた際、毎週日曜日の同じ時間に非常に特徴的な信号が発生することに気づきました。少し分析した結果、彼は信号の一つが近くの鐘楼のある教会にあることを突き止めました。

地震計は鐘の音ではなく、教会の尖塔の振動を捉えていた。「鐘楼はまるで地面に突き刺さった大きな棒のように前後に揺れていました」と彼は言う。「本当に素晴らしい地震発生源です」

最初の教会を特定した後、パイク氏はさらに12ほどの教会を見つけ出すことに成功し、各教会に電話をかけて鐘を鳴らすスケジュールを確認したほか、ある朝の追悼式で消音された鐘がいつ使われたかまで特定した。「テスト中、私たちはすべての鐘を鳴らす人の行動を監視していました」と彼は言う。「彼らは懸念し、実際にオックスフォード鐘鳴らし協会に調査を依頼しました。」

しかし、火星には教会の鐘楼ほど馴染み深いものはありません。新たな地震信号はすべて、その発生源に関するヒントを得るために調査する必要があるでしょう。「私たちはまだ『これは何だろう？ 奇妙だ。私たちが予想していたものとは違っていた』といった疑問を持ち始めたばかりです」とウェーバー氏は言います。

この記事はWIRED UKで最初に公開されました。