名古屋大学、宇宙航空研究開発機構、東京大学、大阪大学は10月31日、太陽活動の増加に伴って宇宙空間の磁気活動や粒子放射が急激に変化する宇宙嵐（スペースストーム）において、進行につれて地球起源のプラズマが宇宙嵐を駆動していることが明らかになったと発表した。この結果は、「宇宙嵐は太陽起源のプラズマが引き起こす」という従来の説を大きく覆すものとなった。この研究成果は英科学誌「Nature Communications」に掲載された。
地球の周りの宇宙空間には、地球の磁場の勢力範囲（磁気圏）が存在し、そこには電気を帯びた荷電粒子（プラズマ）が存在している。このプラズマの起源の一つは、太陽からやってくる太陽風と呼ばれるプラズマである。太陽風のプラズマは主に水素イオンと電子から成り、わずかな量だが二価のヘリウムイオン（アルファ粒子）も含まれる。太陽風のプラズマは、太陽と反対側のプラズマシートと呼ばれる領域に侵入して、そこから内部磁気圏と呼ばれる地球近傍まで運ばれる。一方で、地球の超高層大気（電離層）にもプラズマが存在し、水素イオンや酸素イオンが宇宙空間へと流出する。
太陽風が特に激しくなって宇宙嵐の状態になると、荷電粒子の増加に伴って、激しいオーロラ活動が観測されたり、超高層を強い電流が流れたりする。そのため人工衛星の機能障害や、GPSの測位精度の低下、さらには地上での停電など日常生活にも大きな影響が及ぶ。宇宙嵐について詳しく知ることは、宇宙を安全に利用するために必要不可欠だ。
研究グループは2017年9月7～10日に発生した宇宙嵐を、JAXAの探査衛星「あらせ」をはじめとする日欧米の科学衛星のデータを組み合わせて解析した。研究グループは太陽風中にのみ含まれるアルファ粒子に着目し、太陽起源と地球起源のプラズマを区別できるようにした。その結果、9月7日の20時までは太陽風起源のプラズマだったのが、それ以降、宇宙嵐の発達とともに地球起源の水素イオンの割合が増加し、さらに進行していくと地球起源の酸素イオンが水素イオンの量を上回るようになった。
従来は太陽風の影響に対して地球は受動的に応答するものと考えられていた。しかし、今回の研究結果により、地球起源のプラズマが宇宙嵐の発達の主要因を担っていることが明らかになった。今後は太陽風だけではなく、地球大気の影響を組み込んで宇宙嵐の予測研究を行っていくとしている。
画像提供：大阪大学（冒頭の写真はイメージ）