水星磁気圏のダイナミクスは、強い惑星間空間磁場（IMF）によって駆動されている。そして、IMFの向きは、磁気圏尾部における磁場構造とプロトン分布を再構成すると考えられている。数値シミュレーションにおいては、水星軌道においてIMFの平均的に卓越成分であるIMF Bx成分が、その符号に応じて尾部電流シートを南北方向に変位させることを予測している（Zhong et al., 2024）しかし、この予測はまだ観測的に確認されていない。一方、南向きIMFが電流シートを薄くし、近尾部でのリコネクションを活発化させることは知られているが（Zhong et al., 2023）、近尾部リコネクションの朝夕分布は未解明のままである。磁気圏内部に位置する単一の探査機では、上流IMFを同時に測定できないため、水星磁気圏尾部構造のIMF方向依存性を検証することは容易ではない。したがって、水星の観測的研究は推定された上流条件に依拠せざるを得ず、不確かさを含むため、その影響が結果に及ぼす度合いを評価する必要がある。
本研究では、MESSENGERによる夜側磁気圏尾部の観測を解析し、異なる仮定に基づく複数の推定手法によって得られた上流IMF方向によって分類した。以下に示す結果は異なる手法間で一貫して再現されており、上流IMF推定手法の選択に対して頑健であることが示された。
MESSENGERの観測は、尾部電流シートの位置がIMF Bxの極性に応じて変位することを示しており、シミュレーションが予測する南北非対称性に対する初の観測的証拠を与える。南向きIMF条件下では、朝側・夕方側の両方において、電流シートの薄化と、プラズマシート中のプロトンのエネルギースペクトルの高エネルギー側へのシフトが観測される。これに対し、プラズマシート中のプロトンの高エネルギーテールの増大は夕方側でより現れ、その夕方側は電流シートが最も薄い領域でもある。これらの結果は、バルクのプロトン加熱が朝側・夕方側の両方で生じる一方、高エネルギーテールを形成する粒子加速は夕方側でより働くことを示唆する。この非対称性は、先行研究が示唆する両側でのXラインの尾部方向距離の違いに関係している可能性がある。

Collisionless shocks can accelerate particles efficiently, but the injection of low-energy electrons remains an open problem. Stochastic shock drift acceleration provides a possible pre-acceleration mechanism: wave-particle scattering in the shock transition region enhances electron confinement and increases the residence time near the shock, thereby improving acceleration efficiency. Observations suggest that electron acceleration becomes more efficient when the Alfvén Mach number approaches or exceeds the whistler critical Mach number, with additional dependence on shock obliquity and plasma beta.

In previous work, we combined Liouville mapping with linear instability analysis to construct electron velocity distribution functions (VDFs) and estimate wave growth driven by shock-reflected electrons under prescribed shock parameters. While this reduced framework captures the essential physics and qualitatively explains the Mach number dependence, it relies on many assumptions including prescribed cross-shock potential and magnetic profile and adiabatic transport. To test these assumptions and examine their impact on wave generation and particle acceleration, we compare the Liouville-mapping predictions with fully kinetic particle-in-cell (PIC) simulations.

In this talk, I will present our current effort to connect the reduced VDF model with PIC diagnostics. We first use 1D PIC simulations to test the model under simplified conditions and identify deviations from adiabatic VDF formation. I will also discuss preliminary extensions to 2D simulations, where wave diagnostics and electron trajectory analysis may help identify the structures and wave-particle interactions responsible for non-adiabatic VDF formation.

地球・惑星磁気圏での高エネルギー電子の生成・消失メカニズムに通底する素過程の理解を進めるために、小型・高感度の高エネルギー電子分析器の開発を始めている。2016年12月に打ち上げられたジオスペース探査衛星ERG（「あらせ」）に搭載した高エネルギー電子分析器においては、電子の入射方向とエネルギーを検出するために、ピンホールを通過した電子の検出部として半導体検出器の電極を分割した「シリコンストリップ検出器」を用い、それぞれの電極からの信号を読み出すために特定用途向けIC（ASIC）を利用することにより、入射電子が半導体検出器と反応した位置とそこで落とすエネルギーを計測した。この際に、設計の大きな制約となったのが計測系の処理速度である。これに用いたASICは、半導体検出器の電極のどれか1つに信号が入力されると全てのチャンネルを同時に処理し、1回のエネルギー計測に100マイクロ秒程度を要し、高計数率には向かなかった。この計測系の制約のために、開口部のサイズや検出器サイズを小さくし、入射してくる粒子の数を減らす設計とせざるを得ず、結果として、分析器の感度指標である幾何学的因子（G-factor）を小さくせざるを得なかった。現在、この状況を改善するために、複数チャンネルを独立・並列に読み出すことを実現するASICの開発を進めている。このASICでは、ERGに用いたASICの方式に比べ、エネルギー分解能は落ちるものの電子計測には十分な性能を実現しうる。さらに、各チャンネルを独立に読み出せる点がこれまでと異なる。例えば、1枚のシリコン半導体検出器であれば 8 MHzで信号を処理しなくてはならないところ、電極を64分割しそれぞれを独立・並列に処理すれば、処理すべき計数率も1/64の125 kHz程度まで下げることができる。
 本発表では、このASICの開発状況を紹介するとともに、このASICを利用して開発を進めている高エネルギー電子分析器（金沢大学衛星搭載）の設計を紹介する。

Dust storms play a critical role in Martian weather and climate. Dust absorbs solar radiation, which in turn heats the atmosphere. Large regional-scale dust events and in particular global dust events have a profound influence on the structure and the large-scale circulation of the atmosphere. They also allow water vapor to be transported to the middle and upper atmosphere, where it can form hydrogen, which can subsequently escape.

The Mars Climate Sounder (MCS) is a limb-sounding thermal radiometer on Mars Reconnaissance Orbiter that has been observing the Martian atmosphere nearly continuously since September 2006. From the measured radiances, vertical profiles of atmospheric temperature, dust and water ice are operationally retrieved, and dust and water ice columns are also derived. Having been operational for over 10 Mars Years, MCS provides a unique perspective on large-scale dust events on Mars and their interannual variability.

In this presentation I will provide a summary of key results related to dust storms on Mars obtained from MCS measurements. These include the identification of three recurring large-scale regional dust storms that occur in the dusty season of every Mars Year as well as the discovery of small regional-scale dust storms in the non-dusty season. MCS has been able to observe two global dust events to date, which provides insights in their initiation and growth as well as their impact on atmospheric temperatures and tides. I will conclude with a discussion of the impact of dust activity on water vapor transport to high altitudes followed by hydrogen escape. Using photochemical modeling, I will show that photolysis of water vapor is the main process of hydrogen production in the middle and upper atmosphere. Modeled hydrogen escape rates show good agreement with available measurements, which demonstrates the importance of this mechanism for improving quantitative estimates of long-term water loss on Mars.

惑星探査において、有機物は生命の痕跡の探索および物質進化の理解の観点から重要な探査対象である。有機物分析においては、ガスクロマトグラフ（gas chromatograph; GC）によって分子を分離し、質量分析計（mass spectrometer; MS）によって分子種を同定するGC-MSが有効であり、これまで様々な惑星探査における有機物その場分析に利用されてきた（e.g. Mahaffy et al., 2012）。火星探査ローバーCuriosityは、火星の泥岩を加熱して放出された有機物をGC-MSで分析し、炭素数10～12の直鎖飽和炭化水素（アルカン）を含む様々な有機分子を検出した（Freissinet et al., 2025）。一方で、炭素数13以上の有機物については、十分な感度での検出が実現されていない。炭素数13以上の分析が実現すれば、アルカンの分子分布特性の評価や、より広範な有機分子の検出が期待できる。また、将来の火星探査では、クレーター壁面などの最近の水活動が示唆される地点を対象とした小型ローバーによる高機動探査が検討されており、GC-MSのさらなる小型化が求められている。

本研究では、将来の惑星探査に向けて、炭素数13以上の有機物分析が可能な小型GC-MSの開発を目的とした。これに向けて、科学要求に基づく定量的設計フレームワークを構築するとともに、要素技術の開発を行った。さらに、地球化学標準物質の分析を通じて試作機の分析性能を実証し、将来の惑星探査への適用可能性を検証した。本発表では、これらの研究成果について報告する。