Climate explained: Why Mars is cold despite the atmosphere of mostly carbon dioxide

Climate Explainedは、The Conversation、Stuff、ニュージーランド科学メディアセンターが共同で、気候変動に関するあなたの質問にお答えするものです。

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ごく微量の二酸化炭素が、地球温暖化の影響を与えるほどの熱を保持できるなら、なぜ火星は寒いのでしょうか。

惑星の表面温度のレシピには、大気の組成、大気の密度、（海、川、空気の湿度による）水分量、太陽からの距離という4つの主要な要素があります。 他にも季節の影響や磁気圏の有無などがあるが、これらはケーキに味をつけるようなものだ。

地球を見ると、これらの成分のバランスによって惑星が居住可能になっている。 このバランスが崩れると、惑星規模の影響を受けることがあります。 これはまさに、私たちの惑星の大気中の温室効果ガスの増加によって起こっていることなのです。

大気中の二酸化炭素、メタン、六フッ化硫黄などの濃度が上昇し、地球の表面温度は徐々に上昇しており、今後何年にもわたって上昇し続けるでしょう。 その結果、氷に覆われた場所が溶け始め、異常気象が頻発するようになります。この新しい現実に適応するために、私たちはますます大きな課題に直面しています。

小さな濃度、大きな効果

気候の変化を引き起こすために、二酸化炭素（CO2）やその他の温室効果ガスの濃度がどれほど小さく変化しなければならないかを理解するのは驚くべきことです。 1950年代以降、私たちは大気中のCO₂濃度を数分の一に引き上げましたが、これはすでに私たちの気候にいくつかの変化を引き起こしているのです。

これは、CO₂が地球大気のごく一部を占めているためです。 これは100万分の1（ppm）で測定され、二酸化炭素1分子に対して、他の分子が100万個あることを意味します。 その濃度はわずか0.041％ですが、わずかな割合の変化でも大きな濃度変化を意味するのです。

私たちは、氷の中に閉じ込められた古代の空気の泡を分析することで、地球の大気や気候が遠い過去にどのようなものであったかを知ることができます。 地球の氷河期には、二酸化炭素の濃度は約200ppmでした。 温暖な間氷期には280ppm前後で推移していたが、1950年代以降、容赦なく上昇を続けている。 2013年には、CO₂濃度は観測史上初めて400ppmを超えました。

この上昇は、濃度のほぼ2倍に相当し、地球の表面温度のレシピにおいて、二酸化炭素やその他の温室効果ガスが適度に使用されるべきものであることが明らかです。

水の役割

ケーキの小麦粉と同じように、水も地球表面の重要な材料である。 水は温度の動きを緩やかにします。 だから、熱帯雨林の気温はあまり変化しないが、サハラ砂漠は夜間でも寒いのだ。 3563>

では、固体の惑星を見てみましょう。 水星は太陽に一番近い惑星ですが、大気がとても薄く、一番暖かい惑星ではありません。 金星はとても、とても熱いです。 火星の大気も二酸化炭素が豊富（96％以上）ですが、非常に薄く（地球の大気の1％）、非常に乾燥しており、さらに太陽から遠いところに位置しています。

水がないため、火星の気温は大きく変化する。 火星探査車（グセフ・クレーターのスピリットとメリディアニ・プラヌンのオポチュニティ）は、零下数度から夜のマイナス80℃まで、ソルと呼ばれる火星の一日一日の気温を体験した。

テラフォーミングまたはテラフィキシング

グリフィス大学のように、宇宙実験装置を作る際に直面する興味深い課題の1つは、これほど広い温度範囲に耐えられる装置を作るということです。 これは、呼吸できない大気のある惑星に飛んで行き、ある種の機械を使って有害なガスをろ過し、生存に必要な良いガスを適切な量だけ放出することによって、その惑星を修復するという考え方です。 これは、「エイリアン」、「トータル・リコール」、「レッド・プラネット」など、多くのSF映画で繰り返されているテーマです。

私は、地球で自分たちの大気を修復し、地球の熱を下げることができればいいと思います。