数十億年前の火星は氷と湿地だった、と新たな研究が示唆

現在、火星は寒くて乾燥している。しかし、数十億年前、火星の表面には液体の水が存在していた。科学者たちは、その当時の火星がどのようなものだったのかに長い間興味を抱いてきた。 コミュニケーション 地球と環境 7月7日に行われた火星探査では、NASAの探査車キュリオシティが収集した土壌サンプルのデータを調べ、地球の類似の土壌と比較しました。これにより、数十億年前の火星の表面がどのような様子だったかを知る手がかりが得られ、データからは火星が実際には寒くて湿った荒れ地だったことが示唆されています。

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キュリオシティは、2012年に着陸した火星のランドマークであるゲイルクレーターで10年以上過ごしました。幅100マイルのこのクレーターは、約35億年から38億年前に小惑星の衝突によって形成されました。ここがキュリオシティの着陸地点として選ばれたのは、かつて湖であったことを示す多くの証拠があったためです。キュリオシティがクレーターから採取した土壌サンプルには、シリカを含み、鉄分は豊富ですがアルミニウムが不足しているなど、いくつかの特徴があります。

地球上では、この種の土壌は「蛇紋岩化」、つまりさまざまな鉱物が蛇紋岩に変化する地質学的プロセスによって形成されます。重要なのは、このプロセスには液体の水が必要であることです。そのため、ゲイルクレーターに同様の組成の物質が存在することは、クレーターがかつて水で満たされていたことを示すさらなる証拠となります。

火星のサンプルのもう 1 つの重要な特徴は、大部分が「X 線非晶質」であることです。つまり、X 線回折で調べることができる繰り返し結晶構造がないということです。サンプルの非晶質性は科学者にとって驚きでした。非晶質物質は一般に「準安定」としか考えられていないためです。研究で指摘されているように、非晶質は「熱力学的に安定し、より結晶性の高い鉱物相に変換されやすい」のです。

なぜゲイル・クレーターでこのようなことが起こらなかったのかは不明だが、一説によると、この転換プロセスは「低温などの運動制限条件」によって抑制されているという。これが事実であれば、火星は常に寒い場所だったことが示唆される。

火星の土壌を直接研究することはできないため、研究者らは次善策を講じた。つまり、地球上で類似のサンプルを見つけ、その特性を研究したのだ。研究者らは、土壌組成が類似する複数の場所を調査した。カリフォルニア州クラマス山脈の2か所、ネバダ州西部の1か所、カナダのニューファンドランド島にあるグロス・モーン国立公園の1か所である。

重要なのは、ニューファンドランドのサンプルはX線非晶質であったのに対し、カリフォルニアとネバダのサンプルはそうではなかったことです。これは、カナダの寒い気候が結晶構造の欠如を維持するのに重要であったことを示唆しており、火星でも同様のことが起こったという理論を裏付けています。「 [iron]ゲイルクレーターの鉱物に富む非晶質物質は、その形成時に冷たく湿った条件が続き、その後、その持続を促進する冷たく乾燥した条件が続いたことと一致しています。」

「このことは、これらの物質を形成するためにそこに水が必要であることを示しています」と、現在 DRI に所属し、この研究の共著者でもある土壌科学者で地形学者のアンソニー・フェルドマン氏は言う。「しかし、土壌中の非晶質物質を保存するには、寒く、年間平均気温が氷点下近くになる必要があります。」

この研究は、科学者が地質学的記録から環境の遠い過去に関する情報を推測する方法についての興味深い洞察を提供している。また、遠い昔、火星の冷たい表面に液体の水が流れていた時代でさえ、火星の環境は特に居住に適したものではなかったことも示唆している。