火星、Pixel経由の写真
およそ35億年前、火星は、より湿潤で温暖な気候から、現在の乾燥した寒い惑星へと移行し始めました。 ヘスペリア時代として知られるこの地質変化の時代は、激動の時代でした。 赤い惑星は、溶けた氷が広いクレーターに突入して湖を形成する際に、広範囲にわたる火山噴火と壊滅的な洪水を経験しました。 これらの自然災害により、流出チャネルと呼ばれる盆地のネットワークがその表面に刻まれ、地形が侵食され、惑星の景観が再形成されました。 火星の歴史におけるこの地質時代の正確な終わりは不明ですが、科学者たちは30億年前の大まかな推定値を与えています。
後に、これらの流出路の多くが溶岩で覆われ、火星の地質史の証拠が埋もれました。 しかし今、惑星の地下の新しい地図は、これらの埋設されたチャンネルの1つが3次元でどのように見えるかを初めて示します。 本誌のサイエンス誌に本日発表された調査結果は、火星で最も若いチャンネルの中で最大のMarte Vallisを再構成します。 マルテヴァリスは、赤道に沿った平野が広がり、地球上で最年少の火山地域であるエリジウムプラニシア地域に位置しています。
3Dマップを作成するには、 研究者たちは、火星の地殻の下にある液体や凍った水を調べる装置であるシャローレーダーのデータを使用しました。 SHARADとして知られているこの技術は、NASAの火星偵察オービター宇宙船に搭載されており、現在、地球を周回してその気候を研究しています。 SHARADの軌道探査レーダーは、医療画像スキャンとほぼ同じ方法で機能します。 表面に信号を送信し、その一部は自動的に宇宙船に戻ります。 すぐに跳ね返らない信号は、火星の地殻を貫通し、デバイスに戻る前に埋もれた構造を記録できます。 データは2次元の断面で表示され、それらをつなぎ合わせて3D表現を作成します。 このようにして、溝の深い溝のセットが明らかになりました。
火星の表面の下に埋まっているMarte Vallisチャンネルの3D可視化。 スミソニアン協会/ NASA / JPL-Caltech /ローマのサピエンツァ大学/ MOLAチーム/ USGS経由の画像
1000万年から5億年前のチャネルシステムは、幅が60マイル、長さが600マイルを超えています。 表面から見たマルテヴァリスからわかるように、水路の構造はヘスペリアにまで遡るより古い水路システムに似ています 、しかし彼らの特徴の多くを不明瞭にしていた溶岩は、研究者がその深さについて正確な推定をすることを困難にしました。
新しいデータは、Marte Vallisの侵食の規模が実際に過小評価されていたことを明らかにしています。25マイル幅のメインチャネルは、以前の近似が示すよりも少なくとも2倍深いです。 マップには、より深くより広いメインチャンネルにフィードする複数の腰掛けチャンネルが表示されます。 これらの水路はかつて一連の4つの島に沿って配置され、洪水は涙滴型の丘に浸食されました。
研究者たちは、特徴の幾何学的形状は、惑星の最も古いチャンネルの幾何学的形状と類似しており、溶岩によってあまり目立たず、研究しやすくなっていることを発見しました。 また、これは、Marte Vallisが完全に水で彫られた可能性があることを示唆している、と主任研究著者のGareth Morgan氏（国立航空宇宙博物館の地球惑星研究センターの地質学者）は述べています。 実際、ほとんどの火星の科学者は、火星の流出路が水で彫られたことを受け入れています。 溶岩は地形を加熱する熱侵食によってトンネルを切り開きますが、モーガンは、このプロセスはMarte Valleチャンネルの侵食の規模には適さないと言います。 また、水を急ぐ速度は、岩に付着することがある溶岩の流れよりも浸食の効率が高いとモーガンは言います。 さらに、溶岩は幅が広くないトンネルを作成します（通常は数マイルしかありません）。したがって、崩壊したトンネルは、チャネルの広さを説明できません。
このマップを使用して、研究者は洪水の原因を特定することもできました。現在は、惑星表面の一連の割れ目であるケルベロスの化石骨折の埋められた部分です。 研究者たちは、火星の表面下の貯水池からの水が近くの地殻活動または火山活動によって放出されたと仮定し、それがすぐに働きチャンネルを形成しました。 これらのチャンネルは短命だったでしょう」とモーガンは言います。 「割れ目はこの地下水を地表につなげていたでしょう。 数週間または数か月の短い期間の後、ソースは使い果たされたでしょう。」
しかし、火星の残りの部分が乾燥していると考えられていたときに、なぜその貯水池の水があったのですか？ 著者は、水はヘスペリア時代に地表下の帯水層に溜まったと考えています。 この水は、ヘスペリア人が終わった後も長い間液体の形で安定したままだったかもしれません。 モーガンは、3Dマップがこの仮説を支持するより多くの証拠を提供できると感じており、火星ははるか昔に比べて最近の方が湿った場所であったことを示しています。
20を超える同様の流出路が惑星の表面に広がっており、長さは数百マイルに及びます。 最も有名なのは、火星の北半球にある円形の火山性平野であるクリセプラニティアにあります。 最大のKasei Vallesは、平野に沿って1, 500マイル走ります。
火星の水路を形作ったような大洪水は、赤い惑星に固有のものではありません。 約14, 000年前、地球上で知られている最大の洪水は、現在のモンタナの最後の氷河期の終わりに存在した先史時代の水域であるミズーラ湖から発生しました。 水はワシントン州の風景の一部を侵食し、火星の流出路に似た地形であるチャネリングスキャブランズを形成しました。 Marte Vallisのメインチャネルの深さは226〜371フィートと推定されており、これはチャネリングスキャブランズに匹敵します。
したがって、火星の広大な流出路が噴出する水によって形成された場合、疑問は残ります。
その一部は蒸発し、惑星の極に漂流し、極冠に氷として沈殿しました。 モーガンは言います。 私たちが地球上に持っているものと同様に、赤い惑星の極の端は数マイルの厚さの氷の層で覆われています。 また、水は表面の下の浅い領域に溜まり、そこで凍結する可能性もあります。2008年に、NASAのフェニックスミッションは、惑星の表面の大部分を占める多孔質土壌に氷が存在することを確認しました。
モーガンによると、別の可能性は、古代の水が再び地下深くに逃げ、大きな貯水池を形成して、再び洪水の機会を待っているということです。
