国立大学法人東海国立大学機構 名古屋大学宇宙地球環境研究所の三好 由純 教授らの国際研究グループは、宇宙のさえずりと呼ばれる特殊な電波によって、脈動オーロラと呼ばれる明るさが明滅するオーロラが発生した時に、オーロラを起こす電子よりも1000倍以上のエネルギーを持つバン・アレン帯（放射線帯）の高エネルギー電子が高さ60km付近の中間圏にまで侵入することによって、中間圏のオゾンが10%以上減少することを発見しました。
この過程は、本研究グループによって理論的に予測されていたもので、今回、宇宙航空研究開発機構（JAXA）「あらせ」衛星と北欧に設置されている欧州非干渉散乱 (EISCAT) レーダー、及びオーロラ観測ネットワークによる国際共同観測と、本研究グループが開発したシミュレーションを組み合わせた研究によって実証されました。
この成果は、オーロラに伴う宇宙からの電子降り込みが、超高層大気注１)だけでなく中層大気注２)にも大きな影響を及ぼしていることを実証するものです。中間圏注３)オゾンの変化は、気候変化にも影響を及ぼすことが指摘されている重要な過程であり、本研究の成果は、宇宙と地球大気との関係の新たな理解につながるという意義を持っています。
2023年度からは、国立極地研究所や名古屋大学などが参加するEISCAT科学協会によって、次世代の大型大気レーダーEISCAT_3Dの北欧での運用が開始され、宇宙と地球大気との結合過程の理解がさらに進むことが期待されます。
本研究成果は、2021年7月13日19時（日本時間）付英国科学誌「Scientific Reports」に掲載されました。
・宇宙のさえずりと呼ばれる「コーラス」電波によって、脈動オーロラと呼ばれる明滅オーロラが発生する際に、オーロラ電子の1000倍以上もエネルギーが高い放射線帯バン・アレン帯(放射線帯)の高エネルギー電子が同時に大気へと降り込み、その結果、中間圏（高度60-80km）のオゾンが10%以上破壊されることを示した。
・この研究成果は、「あらせ」衛星の定常観測開始直後である2017年3月に、JAXAの「あらせ」衛星と北欧に設置されている欧州非干渉散乱 (EISCAT) レーダー、光学観測ネットワークによる国際共同観測と、本研究グループが独自に開発したシミュレーションによって得られたものである。
・中間圏のオゾンの変化は気候変化にも影響を及ぼすことが指摘されており、本研究の成果は、宇宙からの荷電粒子の降り込みと、地球大気の関係との新たな理解につながる重要なものである。
・2023年度から稼働する新しい大型大気レーダーEISCAT_3Dは、現在のEISCATレーダーよりもさらに高い感度を有しており、脈動オーロラに伴う中層大気変化の詳細がより定量的に解明されることが期待される。
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注１）超高層大気
熱圏、また電離大気である電離圏領域を指す。オーロラが発光しているのも超高層大気である。
注２）中層大気
成層圏と中間圏、および熱圏底部を含む領域であり、高度15km付近から100km付近までをさす。中層大気は、湿潤過程（雲など）や電磁現象（オーロラなど）を含むことなく扱える領域となる。
注３）中間圏
高度45kmから85km付近に存在する大気の層であり、成層圏(高度15-45km)と熱圏(85km以上)の間に位置する。
雑誌名：Scientific Reports (Nature Research)
論文タイトル：Penetration of MeV electrons into the mesosphere accompanying pulsating aurorae (脈動オーロラに伴って起こるメガ電子ボルトのエネルギーを持つ電子の中間圏への貫入)
著者：
三好 由純 名古屋大学宇宙地球環境研究所 教授
細川 敬祐 電気通信大学 教授
栗田 怜 京都大学 准教授
大山 伸一郎 名古屋大学宇宙地球環境研究所 講師
小川 泰信 国立極地研究所 准教授
齊藤 慎司 情報通信研究機構 研究員
篠原 育 宇宙航空研究開発機構 准教授
Antti Kero フィンランド・ソダンキラ地球物理学研究所 スタッフ
Esa Turunen フィンランド・ソダンキラ地球物理学研究所 名誉教授
Pekka Verronen フィンランド・フィンランド気象研究所 スタッフ
笠原 慧 東京大学 准教授
横田 勝一郎 大阪大学 准教授
三谷 烈史 宇宙航空研究開発機構 助教
高島 健 宇宙航空研究開発機構 教授
東尾 奈々 宇宙航空研究開発機構 主任
笠原 禎也 金沢大学 教授
松田 昇也 宇宙航空研究開発機構 特任助教
土屋 史紀 東北大学 准教授
熊本 篤志 東北大学 准教授
松岡 彩子 京都大学 教授
堀 智昭 名古屋大学宇宙地球環境研究所 特任准教授
桂華 邦裕 東京大学 助教
小路 真史 名古屋大学宇宙地球環境研究所 特任助教
寺本 万里子 九州工業大学 助教
今城 峻 京都大学 助教
C-W. Jun 名古屋大学宇宙地球環境研究所 特任助教
中村 紗都子 名古屋大学宇宙地球環境研究所 特任助教
DOI: 10.1038/s41598-021-92611-3
URL: https://www.nature.com/articles/s41598-021-92611-3
