惑星大気は上層では太陽放射により電離されるため、惑星をとりまく宇宙空間はにぎやかなプラズマの世界です。太陽系内の惑星は、太陽からの超音速のプラズマ流（太陽風）に常に曝されており、この太陽風と惑星大気や磁場が相互作用することにより、惑星周辺の宇宙空間には特徴的な性質を持つ勢力圏が形成されています。この相互作用は惑星からの大気の散逸にも密接に関係しており、地球型惑星が生命生存可能なハビタブル環境を持つのに不可欠な大気を保持できるかどうかにも影響を与えています。また、人類の宇宙進出が拡大する中、地上観測、人工衛星観測、数値実験を組み合わせることによって、惑星をとりまく宇宙環境への理解は飛躍的に深まってきており、宇宙環境や大気散逸を比較惑星学的に論ずることも可能になりつつあります。近年では、太陽系内惑星について得られた知見が、系外のハビタブル惑星の成立条件を探る研究にも応用されてきています。本講演では、惑星からの大気散逸に焦点をおきつつ、惑星をとりまく宇宙環境とハビタブル惑星の成立条件に関する最先端の研究をご紹介いたしました。

地球のように強い固有磁場を持つ磁化惑星の場合は、地球近傍の宇宙空間（ジオスペース）には、磁気圏と呼ばれる勢力圏が形成され、太陽風の大部分の惑星大気への直接侵入を防ぐため、大気流出は磁場が宇宙空間に向かって開いている極域に限定されて起こります。一方で、グローバルな固有磁場を持たない非磁化惑星である金星や火星の場合、太陽風が運んでくる惑星間空間磁場が惑星にからみつくことで、誘導磁気圏という構造が形成され、惑星をとりまく宇宙環境に影響を及ぼすことがわかってきました。磁場のバリアのない非磁化惑星では、太陽風起源の磁場やプラズマが上層大気に直接侵入し、効率的に電離大気の散逸が引き起こされます。本講演の前半では、このように惑星の固有磁場が惑星をとりまく宇宙環境や大気の散逸に大きな影響を与えている様子を、地球と火星におけるオーロラ現象などの違い、宇宙環境変動が電力供給網やGPSシステムなど社会インフラに与える影響などの例も交えながらお話しいたしました。

ハビタブル惑星研究において、火星は重要な研究対象です。なぜなら火星は、過去にハビタブルな環境を保持し、進化の過程でそれを失った直接探査可能な太陽系内天体だからです。約38億年ほど前の太古火星の表層には豊富に水が存在し、ハビタブルな表層環境が実現されていたと推測されています。しかしその後、約35億年前くらいから比較的短期間で大気が失われ、約30億年前より後は現在に至るまで、火星は希薄な大気しか持たない乾燥寒冷気候へと変じたと考えられています。本講演後半では、太古の火星で起こったこの劇的な気候変動に焦点をあて、大気の観点からみた火星気候変動の２つの謎について取り上げました。１つ目の謎は、現在よりも暗かった太陽放射の下で、どのような大気組成や気圧であれば、表層に安定も液体の水を保持できるかという惑星気象学の問題です。また、２つめの謎は、少なくとも1気圧以上はあったと推定される二酸化炭素大気を、どのようにして効率よく宇宙空間に散逸させて気候変動を引き起こせたのか、大量の二酸化炭素大気を短時間に散逸させるメカニズムがわかっていないという大気散逸問題です。太古の火星は、地球と同じような固有磁場を持っていたこともわかっており、火星の劇的な気候変動が起こった時期は、火星で固有磁場が消失した直後に対応しています。両者の間に因果関係の有無があるかはまだわかっていませんが、固有磁場が大気散逸に与える影響に関する最新の研究結果なども交えて、研究の現状をご紹介いたしました。

ハビタブル環境に大気が不可欠なのは、水の三重点（約0.006気圧）よりも大気圧が低い惑星では海を安定して維持することは難しく、惑星表層に液体の水が安定して長期間存在するには、最低限必要な大気圧があるからです。近年続々と発見されている太陽系外にある地球サイズ程度の系外惑星が、表層に海をたたえたハビタブル惑星（第二の地球）であるためには、惑星の年齢以上の長期にわたって大気を保持できることが、必要条件の一つです。本講演の最後には、太陽系内惑星に対する知見が、系外惑星からの大気散逸の推定にどのように応用されているのかについてお話しするとともに、今後予定されている惑星探査や宇宙望遠鏡計画で期待される科学成果についても触れさせていただきました。