自然現象でもっとも美しいものの一つであるオーロラ。オーロラは、太陽から運ばれる電気を帯びた粒子「プラズマ」が、地球大気の上層の最も宇宙空間に近いところ「超高層大気」と衝突し、発光する現象です。プラズマの流れは地球磁場の影響を受けるので、磁極の近くの極地方に多く見られます。オーロラが発生する高さは、地上約80～数百キロメートルです。この高さは人工衛星や宇宙ステーションが飛翔する人類の活動領域であり、その安全な利用のためには、そこでの自然の成り立ちやふるまいを物理的に理解する必要があるのです。

私の専門とする超高層物理学は、地球の大気と宇宙空間の接する「超高層大気」に起こる自然現象を理解する学問分野です。超高層大気ではオーロラや夜光雲などの美しい発光や、オゾンホールや地球温暖化など我々の生活に関係する現象が起こります。私が追及しているテーマの一つは、オーロラの発生メカニズムとその超高層大気への影響です。

オーロラの複雑な色・形・動きを研究することで、大気や宇宙環境のしくみがわかります。そして、太陽から地球へ至るエネルギーの流れや、地球温暖化や気候変動を理解していきます。この理解は、人類が人工衛星や宇宙ステーションで活動することに加えて、将来の月面探査と火星探査にも役立ちます。身近な宇宙の理解は、私たちの知的好奇心に応えるとともに、より豊かな生活につながっています。

地球以外で生命は存在するか

私の二つ目の研究は、普遍的な惑星大気の理解です。地球は、今のところ生命の存在が確認されている唯一の惑星ですが、他の天体で生命が存在するかどうかはわかっていません。それを理解するためには、現在の地球環境だけではなく、異なる環境下における大気や水のふるまいを知る必要があります。その実験場として、金星の高温高圧環境大気、火星の低温希薄大気、木星の高速自転する強磁場環境など、極端な環境の惑星大気の調査は重要です。最近の研究からこの理解が進み、太陽系外の惑星についても水や生命の存在を具体的に検討することが可能となってきました。私たちは、ハワイにある望遠鏡を使って様々な惑星の観測を行っています。

また、太陽系以外の惑星「系外惑星」が現在数千個発見されています。これらには、液体の水が存在する惑星もありそうです。近い将来、地球以外に生命が存在することが証明できる日が来るかも知れません。