なぜ火星の半分はもう半分とこれほど異なるのでしょうか? 「Marsquakes」がその答えを明らかにしたかもしれない

火星には、おそらく太陽系最大の謎、いわゆる「火星の二分法」が存在しており、1970年代に発見されて以来、科学者を困惑させてきた。

火星の南の高地（火星の表面の約 3 分の 2 を占める）は、北の低地よりも 5 ～ 6 キロメートルも高く隆起しています。このスケールでこれほど大きく鮮明なコントラストが見られる場所は、太陽系の他のどこにもありません。

この劇的な違いの原因は何でしょうか?これが月サイズの巨大な小惑星との衝突などの外部要因によるものなのか、それとも惑星の溶融した内部を通る熱の流れなどの内部要因によるものなのかについては、科学者の意見が分かれている。

で発表された新しい研究では、 地球物理学研究レターでは、NASA の着陸船インサイトによって検出された、二項対立の両側を隔てる境界付近に位置する地震を分析しました。火星地震の振動がどのように伝わるかを研究したところ、火星の二分法の起源が赤い惑星の奥深くにあるという証拠が明らかになった。

火星の二分法

火星の二項対立の両側の違いは高度だけではありません。

南部の高地にはクレーターが点在し、火山溶岩の凍った流れが縞模様になっています。対照的に、北部の低地の表面は滑らかで平らで、目に見える傷やその他の重要な特徴はほとんどありません。

地球物理学的および天文学的な測定から、火星の地殻は南の高地の下で著しく厚いこともわかっています。さらに、南部の岩石は磁化されているが（火星に地球規模の磁場があった古代の時代のものであることを示唆している）、北部の低地の岩石は磁化されていない。

火星の二分法は 1970 年代に発見され、バイキング探査機からの画像で衝突クレーターの高さと密度の違いが示されました。

クレーターの表面密度 (単位面積あたりのクレーターの数) を使用して、表面の岩石の年齢を計算できます。表面が古いほど、クレーターの数が多くなります。したがって、南部の高地は北部の低地よりも古いようです。

科学者らはまた、火星にはかつて液体の水の広大な海が存在し、おそらく北部の低地と同じ地域にあったと考えている。

陸地が海で覆われているときに形成される堆積物、地形、および特定の鉱物の有無が、賛否両論の主な証拠として使用されるため、これについては多くの議論があります。液体の水の存在は生命の必須条件であるため、この問題に対する科学界や宇宙機関の関心を理解するのは難しくありません。

宇宙空間か、それとも内なる力か？

火星二分法の起源は、惑星科学における長年の謎であった。 (表面の岩石の年齢を考慮すると) 火星の初期段階における、どのような段階的または暴力的な自然過程、現象、宇宙力、または大惨事がこの質問への答えを提供できるでしょうか?

2 つの主要な仮説が浮上しました。

1つ目は、いわゆる内因性仮説です。これは、火星のマントル内部の暖かい物質の上昇と冷たい物質の沈み込みによる熱伝達の違いが、その表面に目に見える二分法をもたらしたと主張している。

2番目は外因性仮説で、二項対立の原因は宇宙から来るというものです。これは、月サイズの単一の天体、またはいくつかの小さな天体のいずれかが壊滅的な影響を及ぼし、惑星の表面を再形成することを意味します。

火星地震

地球上では、何百、何千もの地震計からのデータを使用して、地震の位置を三角測量することができます。

火星では、着陸船インサイトに搭載された 1 台の機器からのデータしかありません。巨大地震の位置を見つけるには、異なる種類の振動 (P 波と S 波と呼ばれます) の到達時間の差を測定する必要があります。

これにより、巨大地震までの距離を計算できます。地上の粒子の動きを見ることで、地震の方向を知ることもできます。

Insight データから地震の位置を正確に特定するシステムを作成したら、それを衛星カメラによって発見された流星衝突などの既知のイベントと照合しました。私たちの方法は、南部高地のテラ・キンメリア地域で発生した火震群を確実に示していることを発見しました。

次に、S 波が南部高地の岩石を通過する際にどのようにエネルギーを失うかを研究しました。また、北部低地のケルベロスフォッセ地域で以前に観測された同様の地震についても同様の計算を行った。

これら 2 つを比較すると、南部の高地では波がより早くエネルギーを失うことがわかりました。最も可能性の高い説明は、南部の高地の下にある岩石が北部よりも熱いということです。

地震が二項対立について教えてくれること

この二項対立の二つの半分の間の温度差は、分裂が外部からの影響ではなく、火星の内部の力によって引き起こされたという考えを裏付けています。

その理由の完全な説明は非常に複雑です。単純化するために、科学者たちは、はるか昔に遡る火星の地殻の初期の不均一性に基づいて、二分法がどのように形成されたかを示すモデルを作成しました。

ある時点で、火星には地球と同じように移動するプレートがありました。これらのプレートとその下の溶融岩石の動きによって、二項対立のようなものが生じた可能性があります。地殻プレートの動きが停止すると、二分法はその場で凍結し、科学者が惑星の溶融した内部に「停滞した蓋」と呼ぶものを形成しました。

これらの出来事により、溶岩中の対流パターンが可能になった可能性があり、これにより、今日私たちが見ている、南の高地の下での湧昇と北の低地の下での降下という二分法を説明することができます。

二分法全体にわたる温度差に関する私たちの火星地震の証拠は、これらのモデルと一致しています。

何が火星の二分法を引き起こしたのかという疑問に最終的に答えるには、火星がどのように形成されたのか、そして地球や他の惑星との比較を示す詳細なモデルだけでなく、より多くの火事地震データが必要になるだろう。しかし、私たちの研究により、パズルの重要な新しいピースが明らかになりました。

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