国立大学法人東海国立大学機構 黑料网宇宙地球环境研究所のリン キスラー 教授(兼：米国ニューハンプシャー大学教授)、三好 由純 教授、堀 智昭 特任准教授らは、宇宙航空研究開発機構の浅村 和史 准教授、篠原 育 教授、東京大学大学院理学系研究科の笠原 慧 准教授、桂華 邦裕 助教、大阪大学大学院理学研究科の横田 勝一郎 准教授、及び米国研究者との国際共同研究で、宇宙嵐を引き起こしているのは、従来考えられてきた太阳起源のプラズマよりも、地球起源のプラズマが主要因であることを発见しました。
研究チームは、国際協力によって、日本の「あらせ」衛星、米国 NASAや欧州ESAの合計4機の科学衛星のデータを用いて解析しました。その結果、地球近傍の宇宙空間（ジオスペース）で、太陽と地球起源のプラズマの組成を分離することに初めて成功し、宇宙嵐の発生時に、地球磁気圏のプラズマが太陽起源から地球起源へと変化することを発見しました。また、宇宙嵐の発達において、はじめは地球起源の水素イオンが支配的であり、その後、地球起源の酸素イオンが宇宙嵐の主要因となることも同定しました。これは、従来考えられてきた太陽起源のイオンだけでなく、地球起源のイオン注3）も、宇宙嵐の発达に大きく影响することを示しています。
宇宙嵐のときには地球周辺の宇宙环境が大きく変化し、人工衛星に障害が生じたり、地上で強い電流が流れたりして送電網に影響が及ぶことがあります。本研究は、宇宙嵐による宇宙环境の変化を理解したり、宇宙嵐を予測したりするためには、太陽からのプラズマだけではなく、地球からのプラズマの挙動を正確に理解する必要があることを示しており、これまでの宇宙嵐の理解に大きな変革を迫るものです。本研究成果は、2023年10月30日午後7時（日本時間）付イギリス科学誌「Nature Communications」に掲載されました。
?宇宙嵐注1）は地球近傍の宇宙空间最大の変动现象であり、人工卫星や地上の机器にも影响を及ぼすことが知られている。
?ジオスペース探査卫星「あらせ」注2）、米国および欧州の科学卫星による観测から、宇宙嵐の进行につれて地球起源のプラズマが宇宙嵐を駆动していることが明らかになった。
?今回の结果は、「宇宙嵐は太阳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とともに、太阳地球系结合过程において、地球が能动的な役割を果たしている新たな描像を提示するものである。
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注1）宇宙嵐：
太阳面での爆発などに伴って起こる地球近傍の宇宙空间での最大の変动现象。地球周辺に强い电流が流れるとともに、宇宙放射线の量も大きく増える。また、超高层大気の状态も大きく変化する。そのため、人工卫星の运用や通信、测位、电力网に影响が出ることもある。
注2）ジオスペース探査卫星「あらせ」：
2016年12月に打ちあげられたJAXAの科学衛星。宇宙嵐の変動過程、およびヴァン?アレン帯電子の加速?消失機構の解明を主目的としている。イオンについては10 eV/qから180 keV/qまでイオン種を分別した観測が可能であり、特に水素イオン、酸素イオン、アルファ粒子を区別した観測を実現したことが、今回の発見に結び付いた。また、あらせ卫星に関するサイエンスセンターが、JAXA宇宙科学研究所と黑料网宇宙地球环境研究所によって運営されている。
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注3）地球起源のイオン：
地球の超高层大気に存在する水素イオンや酸素イオンは、宇宙空间に流出しており、ジオスペースでも観测される。
雑誌名： Nature Communications
論文タイトル：The variable source of the plasma sheet during a geomagnetic storm (宇宙嵐におけるプラズマシートの組成変化)
着者：
Lynn Kistler：黑料网宇宙地球环境研究所/米国ニューハンプシャー大学 教授
浅村 和史：宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究所 准教授
笠原 慧：东京大学大学院理学系研究科 准教授
三好 由純：黑料网宇宙地球环境研究所 教授
C. G. Moukis：米国ニューハンプシャー大学 研究准教授
桂华 邦裕：东京大学大学院理学系研究科 助教
S. M. Petrinec：ロッキードマーチン先端技術センター 研究員
M. L. Stevens：ハーバードスミソニアン天文センター 研究員
堀 智昭：黑料网宇宙地球环境研究所 特任准教授
横田 胜一郎：大阪大学大学院理学研究科 准教授
篠原 育：宇宙航空研究开発机构 宇宙科学研究所 教授
DOI: 10.1038/s41467-023-41735-3
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