かつては川や湖に覆われていた火星ですが、太古の豊富な水の運命が科学者によって解明されました。この水がどこに行ったのかという疑問には、主に 2 つの答えがあります。大部分は宇宙に運ばれ、もう 1 つの大部分は火星の地殻深くに閉じ込められたままである可能性があります。
一見反対に見えるこれら 2 つの理論は、連携して、火星の水の世界から今日私たちが知っている寒く乾燥した砂漠への変化を説明します。どちらの説明も、数十億年にわたる火星の地質学的および大気の進化を理解するための基礎となります。
現在、火星は乾燥した惑星であり、大気は非常に希薄であるため、表面に液体の水が存在することはできません。しかし、証拠は、数十億年前には、川、湖、そしておそらくは広大な海が北方下部地域に存在していたため、シナリオは異なっていたことを示しています。
この水の消失を理解することは、惑星科学の大きな謎の 1 つです。この質問に対する答えは、地球の水の歴史について私たちが知っていることを再定義する 2 つの異なる側面から明らかになりました。
過去の火星の時代に液体の水が存在した証拠
火星の表面には、湿った過去の痕跡がはっきりと残っています。周回機や探査機が取得した画像からは、古代の干上がった川床、複雑な谷のネットワーク、消滅した湖の底、そして水の流れの作用を証明する堆積物の堆積物が明らかになりました。たとえば、NASA の探査車「パーサヴィアランス」は現在、かつて古代の川デルタ地帯があったジェゼロ クレーターの調査を行っており、過去の生命の痕跡を探すのに最適な場所です。
地質学的記録によると、液体の水が数億年にわたって火星の地表で豊富に活動し、約 37 億年前まで地形を形成していました。この時代、火星は実際、広大な水が存在する世界でした。
時間が経つにつれて、地球は乾燥し始めました。興味深いことに、この「乾燥」プロセスには 2 つの異なるメカニズムが関与しており、異なるスケールで同時に発生します。
太陽風による宇宙への水の損失
火星の水の運命の 1 つは宇宙への流出であり、そのプロセスは地球の最深層で起こった出来事に関連しています。
火星は、その形成の初期に、地球と同様に、移動する溶融核によって生成された地球規模の磁場を持っていました。このフィールドは太陽風に対する保護シールドとして機能しました。しかし、約40億年前、火星の内部が冷えるにつれて内部ダイナモが弱まり、磁場が崩壊した。この保護がなければ、太陽からの荷電粒子の絶え間ない流れである太陽風が直接上層大気に到達し、分子ごとに除去される可能性があります。
NASA の MAVEN ミッションはこの現象を調査するように設計されており、大気損失が依然として発生していることを確認しました。大気ガスは毎秒約 100 グラムの速度で火星から放出され、この速度は太陽嵐の間に増加します。この損失を数十億年にわたって予測すると、水蒸気を含む元の大気の多くが宇宙に散逸したと推定されます。
大気の希薄化が進むにつれて、火星の表面は液体の水を保持する能力を失いました。宇宙に逃げなかった水のほとんどは凍結し、極地の氷床や地下に蓄積した。
深層地下水貯留層の発見
水の消失に関する 2 番目の説明はさらに興味深いもので、最近の研究によってこの理解が変わりました。 2024年に米国科学アカデミー年報に発表された研究では、火星から失われた水のかなりの部分がまだ地球上に存在し、地下深くに蓄えられている可能性があることが示唆された。
地球物理学者のヴァシャン・ライト氏、マイケル・マンガ氏、マティアス・モルツフェルド氏は、NASAの探査機インサイトが収集した4年間の火星の微動を記録した地震データを再分析した。 Physics World が報じたように、分析の結果、地震の測定値は、深さ 11 ～ 20 キロメートルの火星の地殻に存在する、液体の水で飽和した割れた岩石の層の存在によって最もよく説明されることが示されました。驚くべき推定では、深さ1～2キロメートルの地球全体の海を覆うのに十分な水が、深い岩石の亀裂や細孔に閉じ込められるという。
これは間接的なデータ モデルに基づいた解釈であり、地下水の直接測定ではないため、これらの結果には注意することが不可欠です。その後の研究では、同じ地震信号が水で飽和した地殻を必要とせずに説明できると主張した。強力で刺激的な仮説であるにもかかわらず、これは証明された事実ではなく、たとえそれが真実だったとしても、この水の深さは数キロメートルに達し、現在の地表探査ではアクセスできません。
火星の生命探査への影響
これら 2 つの運命を考慮すると、火星は水を失った惑星としてだけでなく、まだ大量の水を隠しているかもしれないものの、表面に水を維持する能力を失った世界として見られるようになります。
この区別は、火星科学の主要な問題、つまり火星がかつて生命を支えていたのか、それとも今も生命を維持できるのかという点にとって極めて重要である。原始的な高温多湿の火星は、生命の出現にとってもっともらしい環境です。深く湿った地殻が存在する場合、それは安定した液体環境を表しており、地表が住みにくくなった後も微生物の生命が長期間存続していた可能性があります。
これは生命の存在を確認するものではなく、どこで捜索を強化すべきかについての指針であることを強調することが重要です。この発見は、人間の生命にとって残酷に敵対的な火星の表面と、その下の岩石に閉じ込められている可能性のあるものの間のコントラストを浮き彫りにします。
火星の水に関する次のステップと今後の研究
短期的には、探査機パーサヴィアランスがジェゼロ・クレーターで収集したサンプルに焦点を当てて取り組みます。これらのサンプルを地球に戻すミッションに資金が提供されれば、古代の湖が居住可能であったかどうかを確認できる可能性がある。長期的には、深海の問題を解明できるかどうかは、新たな地震測定か、将来的には火星の土壌での掘削にかかっています。
今のところ、火星はその秘密を 2 か所に保管していると理解されています。その水の一部は永久に失われ、数十億年にわたって宇宙に散逸しました。最新の研究が確認されれば、残りはまだ地下にあり、現在の探査能力をはるかに超えています。
