火星には私たちが思っていた以上に多くの水の堆積物が隠されている

火星にはまだ私たちに明らかにすべき驚きがたくさんあります。このため、マーズ ホープ、天文 1 号（どちらもすでに火星の軌道にある）、および 2 月 18 日に到着予定のマーズ 2020 ミッションなどの探査機は、それらは、近隣の惑星をより深く理解するために引き続き必要です。さて、サイエンス誌に掲載された 2 つの新しい出版物のおかげで、火星の水の貯留とマグマの活動の可能性についてもう少し詳しくわかりましたが、これらの新しい発見は何を物語るのでしょうか?

最初の研究では、火星に水が存在する可能性があることについて述べています。この結論に達するために、ジェロニモ ビジャヌエバ率いる研究者らは、トレース ガス オービター探査機の天底および掩蔽探査機 (NOMAD) からのデータを分析しました。この衛星はExoMars TGOとしてよく知られており、欧州宇宙機関とロシアのロコスモスの共同ミッションです。

この衛星は、火星の大気中の微量ガスの検出と分析を担当します。つまり、少量で見つかるガスです。 TGO が収集したデータで研究されたガスの 1 つは火星のメタンです。水蒸気や最近初めて発見された塩化水素も含まれます。

重水素の変動性の検出

ビジャヌエバ氏のチームが分析したデータは、2018年4月から2019年4月の間に収集された。この期間中、地球規模の砂嵐などの大気現象が発生した。プレスリリースに記載されているように、かなり激しいが非常に短い地域的な砂嵐と、夏の南極冠の融解時の水の動きです。そしてそこで彼らは「異なる緯度における重水素と水素の比率の急速かつ顕著な変動」を観察したのである。

重水素は水素の同位体ですが、この場合は重水素の方が重いです。同位体は同じ化学元素の原子ですが、中性子の数により原子量が異なります。たとえば、重水素と三重水素は水素の最も重い同位体です。

貯水池

特定の緯度での水素と重水素の発見により、「地球全体の水の分布を説明できる複数の堆積物」が明らかになった、と研究の研究者らは述べている。したがって、火星はその表面の下にさまざまな貯水池を隠すことができます。

大気中の水蒸気のおかげで、これらの堆積物についてより多くの情報を得ることができます。この観測結果は、水蒸気の量が「年間を通して顕著に変化している」ことを示しているが、重水素と水素の両方にも「重大な変化」が見られることを研究論文の中で著者らは指摘している。これは、「季節的、時間的、空間的な大きな変動があり、夏には大幅に改善される」ことを示しています。しかし、研究論文の著者らは、「エクソマーズの軌道は季節変化と緯度変化を複雑に引き起こす」ため、「季節変動」について語るときは注意が必要だと指摘している。

水蒸気、重水素、水素

砂嵐は、火星の大気のさまざまな領域での水蒸気の増加に関係しているようです。ビジャヌエバ氏のチームが分析した観測結果から、「砂嵐とは関係なく、南の夏至には水蒸気も非常に高い高さに達する」ことが確認できた。しかし、春分が近づくと「高緯度または低緯度では水位が非常に低い値まで下がる」とも彼らは指摘している。

水素と重水素に関しては、観測結果はとりわけ「地球上でも同様に観測されたように、重水素と水素の比率は高度とともに減少する」ことを示している。さらに、「重水素と水素の比率は、高緯度/低緯度、およびH2Oが少ない春分点付近では低い」と彼らは指摘している。

火星の「若い」極冠？

この研究は、極冠から「中緯度の氷が豊富なレゴリス、高緯度の地表近くの堆積物および地下堆積物」までの範囲にあるいくつかの貯留層が存在することを示唆しており、これは「ガンマ線と中性子の観測の後に推定される」 「」。しかし、彼らは奇妙なことに気づきました。

通常、貯水池には独自の同位体特徴があります。この特徴は、各水槽に含まれる水素と重水素の混合物であり、水が異なれば通常は異なります。しかし、火星の場合はそうではないようです。科学者らは、これは近隣の惑星の「傾斜度」の変化によるもので、「過去100万年の間に約45度から15度に」変化したためではないかと示唆している。このことは、「極冠が比較的新しく、すべての水堆積物が過去1000万年の間に混合されたはずであることを示唆している」と研究者らは指摘している。

塩化水素の検出

2 番目の研究は、火星でこれまで検出されたことのないハロゲンガスである塩化水素 (HCl)について話しています。このガスを見つけるために、オレグ・コラブレフ氏のチームは、2019年4月にTGOの大気化学スイート（ACS）分光計によって収集されたデータを分析した。どうやら、この記録は「火星が地球規模の砂嵐に見舞われている」間に作成されたようだ。これは、それが「塵の粒子が大気中に舞い上がったとき」の結果である可能性があることを示しています。しかし、研究者らはさらに、このガスは地表下のマグマ活動によるものである可能性があると考えています。

「火星の大気中にHClが存在することについての別の説明は、最近の地表火山活動または地下のマグマ活動の結果である。塩化水素は地上の火山活動によって放出される微量のガスであり、過去の火星の火山活動が現代の火山活動の発生源であることが示唆されている。表面の塩化物鉱物だ」とコラブレフ氏のチームは研究の中で説明している。

火山活動やマグ活動はありません

しかし、これに反する証拠がなかったため、これまで私たちは火星は火山活動のない惑星であると常に考えてきました。このため、主な仮説は、地表下にマグマ活動があるというものではありませんが、それが確認されれば非常に興味深いものになります。実際、研究者自身も、このデータは火山活動やマグマ活動と一致しないと指摘しています。

「マグマ活動に関連したHClの脱ガス（表面または深さのいずれか）には、地震活動やその他の硫黄や炭素を含む分子の配列が伴うはずです。そのような分子、特にSO2は火星では検出されていません。」これまでのところ、HCl 観測と InSight 着陸船によって測定された地震との相関は観察されていません。」

火星のHClの主な理論

主な理論は、このガスは別のガスと嵐からの塵粒子が相互作用する気体-固体反応の結果である可能性があるというものです。 「我々が今述べた観察は、HClの発生源が大気中に舞い上がった塵粒子によって生じるエアロゾル化学反応であることを示唆している」と研究者らは研究の中で述べている。

塵が上昇すると、他のガス状物質との接触または放射線により、何らかの化学反応が発生する可能性があります。しかし、専門家はどの物質が相互作用する可能性があるかを指摘していますが、正確なプロセスはまだわかっていません。したがって、私たちは塩化水素の研究を続ける必要があります。

たとえ微量ガスのレベルであっても、他の惑星がどのように機能するかをよりよく知ることで、惑星の形成と進化についてさらに深い知識が得られる可能性があります。しかし、生命、それがどのように発生し、どのように進化し、死んだ惑星でどのように絶滅するかについても同様です。現時点では何の手がかりも見つかっていませんが、答えを見つけるために探し続けなければならないことはすでにわかります。