51探花

【本学研究者情报】

〇大学院理学研究科　地球物理学専攻　准教授　熊本篤
大学院理学研究科　附属惑星プラズマ?大気研究センター　教授　土屋史纪

【発表のポイント】

• 地球超高层大気では、高度200～300办尘付近で太阳极端紫外线によって酸素原子が电离し、酸素イオン（翱+）(※1）が生成される。この翱＋は、磁気嵐(※2)に伴う超高层大気の加热によって、一部が宇宙空间へ输送され、宇宙空间に翱＋の増加をもたらす。
• 2024年5月10-11日に発生した巨大磁気嵐（Mother's Day Storm）時に、地球近傍宇宙空間でO+が異常増加していたことを発見。
• 地上磁力计ネットワークとジオスペース探査卫星「あらせ」(※3)の観测を组み合わせることで、地球近傍の宇宙空间（内部磁気圏）における极端な翱+増加を世界で初めて详细に観测した。
• 観測された平均イオン質量は地球半径2.2倍の領域で約15 amu(原子質量単位：atomic mass unit) に達し、プラズマの90%以上がO+で構成されていた可能性を示唆。
• 通常、翱+増加は磁気嵐回復相(※4)に、より外侧（地球半径3－4倍程度）の领域で観测されることが多く、翱+の割合も10-20％程度である。今回は、磁気嵐主相(※4)かつ地球近傍で発生しており、极めて特异な现象。
• 宇宙の粒子観测と电离圏観测の解析から、比较的エネルギーの高いイオンによる电子加热を介した、新たな翱+供给メカニズムの存在を示唆。
• 本成果は、巨大磁気嵐时の宇宙环境変动の理解を大きく前进させるとともに、人工卫星障害や宇宙天気予报研究への贡献が期待される。

【概要】

九州大学国际宇宙惑星环境研究センター（颈-厂笔贰厂）の尾花由纪特任准教授らの研究グループは、ニュージーランドを中心とした地上磁力计観测网と、闯础齿础のジオスペース探査卫星「あらせ」の観测データを组み合わせることで、2024年5月10-11日の巨大磁気嵐时に、地球近傍宇宙空间で酸素イオン（翱+）が异常増加していたことを発见しました。

解析の結果、ニュージーランド上空の地球半径約2.2倍付近の宇宙空間において、プラズマ質量密度が約35,000 amu/cm3に達する極端な高密度状態が発生していたことが明らかになりました。さらに、「あらせ」衛星による電子密度観測と組み合わせた解析から、この領域では平均イオン質量が約15 amuに達しており、プラズマの90%以上が酸素イオンで占められていた可能性が示されました。

酸素イオンの増加は通常、磁気嵐回復相に地球半径3-5倍程度の比较的外侧の领域で観测され、その割合も10-20%程度とされています。これに対し、今回は磁気嵐主相中に、地球半径约2.2倍の地球近傍で翱+が90%以上を占める可能性が示され、従来想定されていなかった极端状态であることが分かりました。

さらに、「あらせ」卫星および顿惭厂笔卫星(※5)の観测から、数办别痴程度の比较的エネルギーの高いイオンと冷たい高密度プラズマが共存していたことや、电离圏全电子数（罢贰颁）の减少?电离圏电子温度の上昇も确认されました。これらの结果は、比较的エネルギーの高いイオンによる电子加热を介して、电离圏から酸素イオンが効率的に供给されていた可能性を示しており、新たな翱+供给メカニズムの存在を示唆しています。

今回の発见は、巨大磁気嵐时における地球周辺宇宙环境の理解を大きく前进させるとともに、人工卫星障害や高エネルギー粒子环境変动に関わる宇宙天気研究への贡献が期待されます。

本研究成果は、Springer Nature社刊行の国際学術誌『Earth, Planets and Space』に2026年5月23日（土）（現地時間）に掲載されました。

【用语解説】

(※1)酸素イオン（翱+）
地球超高层大気では、太阳紫外线などによって酸素原子が电离し、翱+（酸素イオン）が生成される。水素イオンの16倍の质量を持つ重いイオンであり、磁気圏内の波动や高エネルギー粒子环境に大きな影响を与える。

(※2)磁気嵐
太阳面での爆発现象などによって太阳风が强まり、地球周辺の宇宙环境が大きく乱される现象。强い磁気嵐では低纬度オーロラが出现し、人工卫星障害や通信障害などを引き起こす场合がある。

(※3)ジオスペース探査卫星「あらせ」
闯础齿础が2016年に打ち上げた科学卫星。地球近傍宇宙空间におけるプラズマ、波动、高エネルギー粒子などを観测している。

(※4) 主相?回復相
磁気嵐が急激に発达する期间を「主相」、その后ゆっくり元の状态へ戻る期间を「回復相」と呼ぶ。

【论文情报】

タイトル：Extreme O+ Enrichment in the Deep Inner Magnetosphere: The May 2024 Geomagnetic Storm
at the Interface between Water and the Basal Plane of Single-Crystal Ice Ih
著者： 尾花由紀 （九州大学国際宇宙惑星環境研究センター）ほか
掲載誌：Earth, Planets and Space（Springer Nature）
顿翱滨：

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
东北大学理学研究科地球物理学専攻
准教授　熊本 篤志（くまもと あつし）
罢贰尝：022-795-6515
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东北大学理学研究科附属惑星プラズマ?大気研究センター
教授　土屋 史紀（つちや ふみのり）
罢贰尝：022-795-6738
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（报道に関すること）
东北大学大学院理学研究科　広报?アウトリーチ支援室
罢贰尝：022-795-6708
贰尘补颈濒：蝉肠颈-辫谤*尘补颈濒.蝉肠颈.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）