人が火星に住むにあたって沢山の問題があります。
分類は大きく5つ
・大気が薄く放射線が降り注ぐ
・呼吸用の酸素がない
・氷はあるが水がない
・気温が低すぎる
・土が有毒で砂嵐の砂やレゴリスが体内に入ると猛毒
窮屈ではあるものの、現状基地の中で住むという選択肢しかありません。
とはいえ自給自足の生活をするためには、火星で作物を育てる必要があります。2022年、米国の研究者によって月面の土で植物を育てることに成功したというニュースが出ました。
火星の大気の大部分を占める二酸化炭素は、地球でも活用方法を議論されており土壌への貯蔵は植物にとっても良い循環をもたらすとされています。まだまだ研究段階ですが地球が今取り組んでいる温暖化対策の技術を火星でも活用できればと思い、今回地球温暖化とその対策のための土壌・衛星データ活用についてまとめてみました。
地球上での、土壌に対する取り組み
地球上は温暖化が問題視されており、土壌に温暖化に影響する物質の1つである炭素やメタンを貯蔵するというアイディアが進められています。土は大気や植物以上に炭素貯蔵力があり、植物が1,100ギガトンだとすると、土は4,000ギガトンだとされています。
そんな中、衛星を活用し土質を可視化する取り組みも進められているので紹介します。
土壌有機炭素（SOC）を計測する
土壌有機炭素（SOC）は、土壌肥沃度、土壌構造、温室効果ガス排出量などに影響を与える重要な要素です。近年、リモートセンシング衛星データを用いたSOC特定が注目されています。
1. 衛星データの種類と特性
SOC特定に利用できる衛星データには、以下の種類があります。
マルチスペクトル衛星データ: Landsat 8、Sentinel-2 など
✅可視光・近赤外域の反射量を測定
✅土壌表面の物理的特性 (色、質感、湿度) を推定
ハイパースペクトル衛星データ: Hyperion、地球環境観測衛星「だいち」2号 など
✅より広い波長の光を測定
✅土壌中の有機物、鉄分、粘土鉱物などの化学組成を推定
レーダー衛星データ: Sentinel-1、ALOS-2 など
✅表面粗度、土壌水分量など物理的特性を測定
✅土壌構造を推定
合成開口レーダー（SAR）衛星データ: ALOS-2、PALSAR-2 など
✅地表微細な起伏を測定
✅土壌構造を推定
これらの衛星データは、それぞれ異なる特性を持ち、単独で使用したり、複数を組み合わせることで、より詳細なSOC情報を取得することができます。
2. SOC推定方法
SOC推定には、様々な方法があります。代表的な方法をいくつか紹介します。
①回帰分析:
衛星データと地上測定データを用いて、SOCと衛星データ間の関係を統計的にモデル化
②機械学習:
衛星データと地上測定データを用いて、SOCを予測するモデルを機械学習
③物理モデル:
土壌物理モデルと衛星データを用いて、SOCを推定
④データ融合:
異なる衛星データや地上測定データを融合し、より精度高いSOC推定
これらの方法を個別に使用したり、組み合わせることで、より精度の高いSOC推定が可能となります。
3. 課題と今後の展望
SOC特定におけるリモートセンシング衛星データ活用には、以下の課題があります。
雲の影響: 雲の影響により、衛星データを取得できない場合がある
→雲の影響除去技術の開発: 雲の影響を除去し、衛星データを取得できる技術の開発
空間解像度: 衛星データの空間解像度が低いため、局所的なSOC変化を検出できない場合がある
→高解像度衛星データの開発: より高解像度の衛星データの開発
データ処理コスト: 大量の衛星データを処理するには、高額なコストがかかる
→データ処理コスト削減: 衛星データ処理コストを削減する技術の開発
これらの課題を克服することで、SOC特定におけるリモートセンシング衛星データの活用がさらに進むことが期待されます。
まとめ
火星の大気の大部分を占める二酸化炭素は、地球でも活用方法を議論されており土壌への貯蔵は植物にとっても良い循環をもたらすとされています。衛星データの活用で、土壌のSOC可視化が進むことで私たちはSOCを増やすための取り組みに全力を注げるのではないでしょうか。
とはいえNASAによると火星の土には「過塩素酸塩」など、毒物が多数含まれており農耕の危険性が説かれています。月以上に猛毒の可能性があり、まだまだ研究段階ですが地球が今取り組んでいる温暖化対策の技術を火星でも活用できればと思った次第でした。
※本記事はAI生成機能を活用しており、虚偽が含まれる可能性があります。筆者はこの分野においてまだまだ知識不足のため、事実検証は行うと同時に誤った記述はご指摘ください。
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