低いすす排出レベルでも大量の航空機飛行機雲形成

なぜ飛行機の後ろの線が重要なのか

空を見上げて、ジェット機が明るい白い筋を描いているのを見たとき、それは航空が引き起こす非炭素系の気候影響の一つを示しています。これらの筋は飛行機雲（コントレイル）と呼ばれ、薄い雲層に広がって大気中の熱を閉じ込めることがあります。航空会社やエンジン製造者は、すすをはるかに少なく排出する新しいクリーン燃焼エンジンによって飛行機雲も大幅に減ると期待してきました。本研究はその仮定を実際の環境で精密に検証しており、事態はそれほど単純ではないことを示しています。

新型エンジン、予期せぬ雲

研究者たちは、燃料と空気をより徹底的に混合してすす汚染を旧型エンジンに比べて約千分の一に削減する設計の、最新の「希薄燃焼」ジェットエンジンを搭載したAirbus A321neoを追跡しました。第二の研究機が旅客機の数十メートル後ろを飛行し、排気中の粒子や気体を新鮮な排気で測定し、さらに数キロ下流で飛行機雲が十分に形成された地点でも再測定しました。試験には標準ジェット燃料、完全にバイオ由来の燃料、硫黄と芳香族化合物の量を調整したブレンドなど、複数の燃料が用いられました。

排気はきれいでも、氷晶は依然多い

希薄燃焼エンジンはすすについては期待通りの挙動を示しました。巡航条件では、リッチ燃焼モード時に比べて約千分の一の固体すす粒子を排出し、多くの古いエンジンよりはるかに少ない量でした。しかし、成熟した飛行機雲中の氷晶を数えたところ、非常に高い値が出ました―燃料1キログラム当たり最大で10の15乗個（百万億個）に達し、すすを多く出すエンジンの背後で観測される値と同等かわずかに低い程度でした。つまり、すすを劇的に減らしても飛行機雲中の氷晶が同程度減少するわけではなく、それだけで飛行機雲に起因する暖房効果を大きく減らせるとは言えません。

目に見えない蒸発性蒸気が主役に

このような低すす排気でなぜ多くの氷晶が生じるのかを理解するため、チームは排気が冷える過程で気体から形成される微小な揮発性粒子を含む総粒子数を測定し、モデル化しました。その結果、すすが少ない場合は他の要因が主導することが示されました。燃料中の硫黄は酸化して硫酸となり、新しい硫酸塩粒子を核生成します。燃料由来の有機化合物やエンジン内の潤滑油から蒸発した蒸気も粒子を形成したり被覆したりします。排気プルームが冷たく湿った空気と混ざると、これらの多数の小さな粒子が液滴に成長し、その後凍結して、すすがほとんどなくても濃い飛行機雲を生み出します。

燃料の配合とエンジンオイルが気候の制御点に

低すすの領域で揮発性粒子が非常に重要であるため、その発生源が問題になります。研究者が標準ジェット燃料と低硫黄のブレンドを比較したところ、似た大気条件下で飛行機雲中の氷晶数は約3分の1に減少しました。シミュレーションで超低硫黄かつ低芳香族のバイオ由来燃料を使うと、氷晶数は約1桁減少しました。しかし、それでも飛行機雲が消えるわけではなく、モデルとデータの比較は潤滑油蒸気や燃料の有機残留物が粒子“種”の供給源として残ることを示しています。すべてのエンジンモードと燃料にわたり、総粒子数（すす＋揮発性粒子）は形成された氷晶数と密接に結びついていました。

今後の航空にとっての意味

一般の読者にとっての要点は、単に燃料をよりクリーンに燃やすエンジンを作るだけでは航空の飛行機雲問題を解決できないということです。希薄燃焼エンジンはすすを大幅に削減しますが、より微妙なその他の粒子が代わって氷晶を形成し、飛行機雲による温暖化を依然として大きくします。本研究は、特に硫黄や特定の芳香族成分を減らすなど燃料の調整や、潤滑油の排出方法の再設計が飛行機雲中の氷晶数を大幅に減らし、その気候影響を軽減できる可能性を示しています。飛行機雲は持続時間が数時間にすぎないため、その形成を減らせば即座に地球を冷やす効果が期待でき、二酸化炭素の長期削減と並ぶ迅速な手段となります。本研究は飛行機雲に関する科学的不確実性を狭め、人と物資の移動を維持しながら気候への影を軽くするための燃料とエンジンの方向性を示しています。

引用: Voigt, C., Märkl, R., Sauer, D. et al. Substantial aircraft contrail formation at low soot emission levels. Nature 652, 112–118 (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-10286-0

キーワード: 航空機の飛行機雲, 希薄燃焼エンジン, 持続可能な航空燃料, エアロゾル粒子, 気候への影響