火星の峡谷の最初の画像を受け取ったとき、科学者たちは衝撃を受けました。それらの渓谷は時間の経過とともに変化しているように見えたので、彼らはさらにショックを受けました。地球上で見られる峡谷との類似点は驚くべきものでしたが、地球上のすべての峡谷は水の流出によって形成され、火星は寒すぎて大気が薄すぎて表面に液体の水を持つことができません。これらの変動する渓谷の原因が水であるはずはありません。では、何が原因だったのでしょうか?パリ・サクレー大学天体物理学空間研究所のアポリーヌ・ルクレフ氏らによる新しい論文は、arXiv でプレプリントとして入手可能で、CO2 の霜がどのように液体に変化する可能性が高いかを示している。

このアイデアをテストするために、著者らは火星の環境を観察する最も古い 2 つの観測者、マーズ エクスプレスとマーズ 偵察オービター (MRO) からのデータを使用しました。彼らは、MRO の火星用コンパクト偵察画像分光計 (CRISM) とマーズ エクスプレスの OMEGA 分光計によって収集されたデータを分析しましたが、焦点は非常に特定の場所でした。シシフィ・キャビとして知られるこの深い極地の穴システムは、火星の南極近くの極地の氷床の近くに位置しています。しかし基本的に、火星自体に活発な峡谷があることは知られていますが、火星で峡谷が形成されやすい温帯緯度からはかなり外れています。

彼の最初の仕事は、渓谷が水によって動かされているという理論を完全に反証することでした。水自体は 1.5 um に非常に特異的なスペクトル吸収バンドを持っています。このバンドは、冬の間惑星の表面を覆っていた二酸化炭素の氷が消える春の氷の融解時には完全に存在しなかった。通常、形成には水が必要な塩と粘土がある程度検出されていますが、それはその地域の高原とクレーターの縁でのみであり、渓谷のある場所の近くではありません。したがって、かなり透明な液体の水が原因ではありませんでした。

フレイザー氏は、火星のどこに液体の水が隠れている可能性があるかについて語ります。

これにより、研究者らは次の考えられる原因、間欠泉に注目するようになりました。地球上では、間欠泉は地表の深部から噴出する熱水の噴流であると考えられています。しかし、火星には、キーファー間欠泉メカニズムとして知られる別のメカニズムがあります。前述したように、火星の冬季部分は透明なドライアイスの層で覆われています。春になると、太陽光が増加し、青白い氷床の底にある黒い土壌が暖められ、その下の二酸化炭素の一部が昇華します。最終的に、圧力が十分に高まった後、氷が割れて、高速の CO2 ガスの間欠泉が外側に噴出し、砂と土の黒いプルームが運ばれます。その結果、軌道上からのマーズ エクスプレスと MRO カメラによって観察される「ダーク スポット」が生じます。

間欠泉は確かに渓谷を形成するもっともらしいメカニズムです。しかし、同紙によるとタイミングがずれているという。間欠泉の活動を示す黒い斑点は冬の終わりに現れ、春分点の頃にピークになります。ただし、峡谷の活動は、間欠泉がほぼ休止状態になった後、春の中頃から終わりまで始まりません。したがって、間欠泉は渓谷が形成される場所の答えでもないようです。

2 つの主要な理論はデータと一致しないため、著者らは 3 番目の理論を指摘し、これをエアホッケー効果と呼ぶことにします。エアホッケーをプレイしたことがある方なら、固体材料のスラブ (氷床など) は基本的に浮くため、その下の空気のクッションで支えられると簡単に移動できることをご存知でしょう。著者らは、CO2の霜流動化として知られる火星の昇華によって引き起こされるプロセスが、より大規模に火星のCO2氷床に同様のことを引き起こし、これが峡谷の原因であると考えている。

フレイザー氏は火星には液体の水が不足していると語る。

この場合、氷床の小さな亀裂を通って逃げるのではなく、ガス自体が潤滑剤として機能し、静止したドライアイスと土の山が斜面を滑り落ち、沖積風のエプロンを削り、火星の地形に深い溝を刻むことができる速い流れになります。最終的には、今日の赤い惑星で見られる渓谷とまったく同じになるでしょう。

これが本当であれば、地球に似た地物には必ずしも地球に似た物理学が必要ではないことがわかります。シシフィ・キャビの動的浸食は、一滴の液体の水なしで起こり、代わりに火星の大気の凍結融解サイクルに依存します。宇宙生物学者にとっては素晴らしいニュースではありませんが、惑星科学者や地質学者は、たとえ見出しが「火星で液体の水が発見された！」ほど素晴らしいものではなくても、事実がこの事件の証拠とどのように一致しているかを確かに理解することができます。

詳細情報:

A. Leclef et al – シシフィ・キャビの季節的な氷の性質と現在の火星の峡谷の変化への影響

UT – 火星の過去の溶けた水が火星の峡谷を作った可能性がある

UT – 火星ではガスによって峡谷が形成されるのが普通ですか?

UT – 火星の渓谷は水によって形成されたものではないのでしょうか?