むかしむかし、火星は大変動の世界でした。その名前の由来であるローマの戦争の神は、それが実際に動いているのを見て喜んでいたでしょう。炎の火山の大聖堂が、惑星の表面を消し去った溶岩の軍隊を解き放ちました.
今日、その火山は静かです。溶岩の証拠がないため、科学者はその火山活動がずっと前に終わったと推測しています。火星は戦争の神ではなく、打ち負かされた敵の 1 つであると想像されます。
しかし、火星が不活性であるという仮定は完全に間違っているように見え始めています.
周回する宇宙船からの最近の一連の結果は、その古代の溶岩流が結局それほど古いものではないことを発見しました.それらのいくつかは、過去数百万年以内、おそらく過去数万年以内に火山の穴や裂け目から噴出したように見えます.
NASA の着陸船 InSight は、火星内部を 2 年前から覗いていましたが、そのような若い火山活動の場所の 1 つから発生する奇妙な地震信号を検出しました。 12 月の会議で発表された結果は、決定的なものではありません。しかし、彼らは、インサイトがマグマの痙攣の音を聞いている可能性があることを示唆しています — 火山戦争の太鼓の音は、何十年も前に静かになったと推定されています.
アリゾナ大学の惑星科学者であるクリストファー・ハミルトンは、次のように述べています。
将来のデータと分析によってマグマが存在することが立証されれば、それは画期的な発見となるでしょう。これは、科学者たちが以前から抱いていた疑惑を裏付ける確固たる証拠となるだろう。火山活動によって死滅したように見える岩石世界はそうではない、とノースカロライナ州立大学の惑星科学者ポール・バーンは述べた。彼らは生きています。別の言い方をすれば、「これらの世界は非常にゆっくりと死につつあります」。
私たちは、自分自身の世界を含め、世界の内部について確実な知識をほとんど持っていません。それは問題だ。 「いくつかの例外を除いて、惑星の熱的進化がすべてを支配しています」と、生物学が定着できる表面の状態から、世界の大気の進化まで、バーンは述べました。 「これはひとつの話です — それは地球が冷え込んでいるということです。重要なのはそれだけです。」
火山活動は、惑星の内部の火の表向きの表現であり、表面に新しい塗装を施しながら熱を失う主要な方法です。火星が火山性であり、噴火可能なマグマを作る能力を理解すれば、火星の内部進化を理解し、地球と比較することができます。したがって、InSight が聞いているのが本当にマグマである場合、火星だけでなく、私たち自身の惑星についても理解に近づくことになります。
新しい裂け目
印象的なマグマの山々と壮大な溶岩流に覆われた火星は、紛れもなく火山の世界です。その 45 億年の歴史の初期の章では、太陽系で最大の火山を建設しました。最も有名なオリンポス山は、ばかばかしいほど巨大です。エベレストのほぼ 3 倍の高さです。ニューヨーク市の上にそれを置いた場合、その端はボストンからワシントン D.C. までほぼ伸びます。かつて溶岩で満たされた自作の堀に囲まれています。そのふもとに立っていると、頂上は見えません。地平線の向こうにあるからです。
巨像作成のその段階はずっと前に終わったようです。そして長い間、研究者たちは、火山活動のすべての痕跡は、数十億年とは言わないまでも、数億年前に終わったと推測していました。この仮定は、内部太陽系の進化に関するいくつかの一般化に基づいていました。
内部太陽系の 5 つの岩石の世界を見てみましょう。金星と地球はほぼ同じ大きさです。火星、水星、月は小さいです。 (火星の 2 つのじゃがいもの形をした衛星であるフォボスとダイモスは、地球の月よりも桁違いに小さいです。)
バッファロー大学の惑星火山学の専門家であるトレーシー・グレッグは、人や本のように、惑星の火山に電力を供給することに関して、「重要なのは内部にある」と述べています。遥か昔、これらの 5 つの世界の心には 2 つの豊富な火の源がありました。暴力的な形成から残された原始の熱と、放射性崩壊によって生成された熱です。熱は最終的に放射線と火山噴火によって逃げました。
活発な火山噴火は惑星を冷やします。しかし、地球や金星のようなより大きな世界は、内部の熱を放出するのに時間がかかるため、火山活動をより長く続けることができます。平均して、地球には常に 40 の既知の火山が噴火しています。金星の厚い雲を通して見ることはできませんが、膨大な量の状況証拠のおかげで、科学者たちは金星がまだ噴火していることはほぼ確実だと考えています.
小さな世界は燃料をより早く失うようです。人類が最初に火星に望遠鏡を向けてから 4 世紀、噴火は見られず、火星は火山活動で死んでいるという仮定につながっています。
しかし、火星が暗転した正確な時期の推定値は、近年変化しています。 2017 年のある研究では、別の巨大な火山であるアルシア モンスの頂上の大釜に溶岩が流れていることがわかりました。これは、ティラノサウルス レックスよりずっと後、5,000 万年前に出現した可能性があります。
そして、Cerberus Fossae があります。
2019 年には、いくつかの地震イベント、つまり「地震」がケルベロス フォッセ (「ケルベロスの裂け目」、ギリシャ神話でハデスへの入り口を守る恐ろしい 3 つの頭を持つ猟犬) にまでさかのぼって追跡されました。数百マイルにわたるクレバスに覆われたこの場所は、火星で最初に発見された活断層帯になりました。そして、それは地球の非常に奇妙な部分です.
惑星の表面の年齢を推定する最良の方法は、その元素の放射性崩壊を地質時計として使用して岩石を分析することです。しかし、当分の間、地球上にある唯一の火星の岩石は流星の形で到着し、流星は火星の表面のどこからでも来た可能性があります.そのため、研究者はクレーターのカウントに頼らざるを得ません。
大雑把に言えば、火星のような惑星で主要な侵食プロセスが機能していない場合、古い表面には小惑星の衝突による衝突クレーターが多くあるはずです.クレーターカウントは科学者に絶対年齢を与えることはできませんが、相対年齢は与えます.
Cerberus Fossae にはクレーターが著しく欠けています。 「間違いなく地球上で最も新しい表面の 1 つです」とグレッグは言いました。
Cerberus Fossae の初期の軌道偵察は、地質学的に言えば、少し前にある種の流体がこの地域を洗い流したことを示唆していました。しばらくの間、科学者たちはそれが水なのか溶岩なのか判別できませんでした。しかし、過去 20 年間に高解像度カメラで撮影された画像を分析した結果、「これら 2 つは異なる時期に Cerberus から出てきたものであることがわかりました」とグレッグ氏は述べています。
これらの明らかな溶岩の流出の 1 つであるアサバスカ渓谷の洪水溶岩は、2000 万年未満前に噴火したとハミルトン氏は述べています。わずか数週間で噴出する溶岩の激流は、イギリスを超える地域を覆っていたでしょう。
ハミルトンが共著した論文で、現在、雑誌 Icarus での出版に向けて改訂中です。 、Cerberus Fossaeのより小さな火山堆積物を見ました。この堆積物は、その地域を灰で覆った爆発的な噴火の結果である可能性があります。慎重にクレーターを数えると、それは 100 万年ほど古いか、53,000 年ほど若い可能性があることが示唆されています — 昨日、惑星の用語で。
アリゾナ州ツーソンにある惑星科学研究所の研究者で論文の筆頭著者である David Horvath 氏は、コミュニティはケルベロス フォッセが非常に若い火山活動の場所であると長い間疑っていたと述べました。 「私たちはそれを裏付ける証拠を積み重ねているだけです」と彼は言いました。
しかし、その火山活動の推定値がますます若返っていることから、興味をそそる疑問が生じます。火星は今日も火山活動を続けているのでしょうか?
ヘルファイアを聞く
2018 年 11 月 26 日、NASA のインサイト着陸船は、ケルベロス フォッセから約 1,600 キロメートル離れたエリュシウム平原の火星平原に着陸しました。熱流計、磁力計、地震計を含む宇宙船のペイロードは、最初の完全装備の惑星間地球物理学者になります。地球の内臓をどのように見るかについての人類の理解の総和を取り、それを別の惑星に完全に適用します。
地震に関して言えば、火星は地球よりも静かです。それにもかかわらず、InSight の地震計は、地震のゴロゴロと不平の群れを拾い上げました。いくつかは滑りの欠点です。しかし、多くはまだ明確な情報源を持っていません。そして、12 月に開催された米国地球物理学連合の年次集会で、NASA のジェット推進研究所の惑星科学者である Sharon Kedar と彼の同僚は、目を引く可能性を示唆しました。これらの低周波のささやきのいくつかは、地下深くを動き回るマグマの音である可能性があります。
まだ査読されていない予備的な結果を紹介したプレゼンテーションは、確固たる声明を出していません。関連する研究者は、Quanta と話すことを拒否しました 最近 Journal of Geophysical Research に掲載された論文まで 、公開されています。しかし、独立した研究者は、追加のデータを待っているにもかかわらず、この発見に関心を示しています。 「それがマグマかもしれないと考えるのはおかしなことではありません」とグレッグは言いました。
地球上では、地震学者は複数の地震計を使用して地下の地鳴りを特定できます。 3 つ以上の場所で地震波の正確な到達時間を測定するだけで、震源を三角測量できます。
火星には、地震計が 1 つしかありません。しかし、なんと地震計だ。 「彼らは地震計を送っただけではありません。東京工業大学地球生命科学研究所の世界的な地震学者であるクリスティン・ハウザー氏は、これまでに構築された中で最も感度の高い地震計の 1 つを送ってくれました。
メリーランド大学の地球科学者で、InSight と協力している Nicholas Schmerr は、次のように述べています。この地震計は、寒い砂漠の世界を渦巻くダスト デビルのかすかな雷鳴を拾うことさえ知られています。
InSight の地震計が地震波の発生源を推定するために使用できる 2 つのトリックがあります。 1 つ目は、落雷の到着が遅れるタイミングを計ることで、落雷までの距離を推定するようなものです。地震波の 2 つの成分である P 波と S 波は、異なる速度で移動します。それらの間の時間差により、科学者は発生源までの距離を計算できます。
また、地震波には偏波があり、東西方向に振動する成分、南北に振動する成分、垂直方向に振動する成分があります。 InSight は各コンポーネントの相対的な強度を測定し、波がどの方向から来るかを明らかにします。
Kedar のグループは、5 つの不可解な地震イベントを分析しました。これらのうちの 2 つは、強い分極信号を特徴としており、高い信頼性でケルベロス フォッセまでたどることができました。これら 2 つの地震は、ありふれたありふれた地殻変動のようです。
他の 3 つの信号は弱かったため、研究者は P 波と S 波の到着時間の差しか測定できませんでした。それはチームに距離を与えました。この半径内では、Cerberus Fossae がランブルを生成できる可能性が最も高い場所でしたが、ブリストル大学の地震学者で InSight にも取り組んでいる Anna Horleston は、ランブルが別の場所から来た可能性は依然として残っていると述べています。
これら 3 つの信号は、流れる流体に関連する地球上の信号に似ています。これらの信号を生成する現象をモデル化しようとした研究者は、深さ 60 キロメートルの狭い水路を移動する特定の流体 (マグマ) を除外できないことを発見しました。
グレッグは、移動するマグマが音を立てる 1 つの方法について説明しました。 「液体のマグマが導管の中を移動すると、声帯に空気を押し込むときと同じように、導管が振動します。声帯が振動し、音が出ます。ヘリウムを吸ったことがあるのと同じように、その音は水かマグマかで異なるはずです。」
水深 60 キロメートルでは、流体は水ではなくマグマでなければならない、とハミルトン氏は言います。しかし、これらの弱い信号には、正確なソースの深さを提供するのに十分な情報が含まれていないと、カリフォルニア大学サンタクルーズ校の惑星科学者 Misha Kreslavsky は述べています。
シグナルは、見た目とは異なる場合もあります。地震波が地表を振動するとき、その高周波成分は低エネルギー成分よりも速くエネルギーを失う、と西ワシントン大学の地震学者で火山学者のジャッキー・キャプラン・オーバックは述べた。おそらく、Cerberus Fossae から InSight への旅で、通常の信号からの高周波数が減衰し、信号が低周波数イベントのように見え、これはしばしばマグマの移動に関連しています。
これらすべてを念頭に置いても、科学者たちはマグマの存在を否定できないことにまだ興奮しています。 Kreslavsky は、これまでに提示されたすべてが完全に合理的であると述べました。 Horleston は、マグマが動き回っているのを聞いたことがあるとは確信していませんが、マグマがそこにないと言っているわけではないと彼女は付け加えました。これらの鳴き声が火星の最も新しい火山部分から発せられた可能性が高いことに誰も注意を向けませんでした。これは偶然ではありそうにありません。 「これは素晴らしい」とグレッグは言いました。 「つまり、理にかなっていますよね？」
やるべきことはまだたくさんあり、この仮説をさらに洗練させるには、より多くの地震データが必要です。しかし、InSight が取得しているデータは、火星の内部について私たちが知っていることを変えています。 「この惑星がどのように機能するかについて、私が何十年も抱いていた疑問のいくつかに、実際に答え始めることができました」とシュマーは言いました。最後に、何年も前に最初に鉛筆でスケッチしたストーリーが、インクで書き始めることができます。
火星の再考
火星の最近の研究は、世界の内部がどのようなものかについて、私たちが貧弱なイメージを持っているという事実を強調しただけです. 「太陽系内部に放射性元素がどのように分布しているかはわかりません」とグレッグ氏は述べています。 「私たちは何も手に入れませんでした。」冷たい火星は不合理ではありませんが、それは、地球が生まれたときと同じ量の放射性元素があったと仮定した場合です. 「それが本当だと誰が言えますか?」
火星には、地球のように断片化された殻もありません。動く構造プレートがなく、亀裂から熱を宇宙に逃がします。おそらくそれが、火星の内部の燃えさしを輝かせ続けるのに役立っているのでしょう。
火星の内部温度を測定できれば、火星の火山活動の可能性を解明するのはより簡単になります。しかし、親しみを込めてほくろと呼ばれる InSight の熱流プローブは、適切な測定値を取得するのに十分な深さまで掘り下げることができませんでした。しかし、InSight の地震データは、火星が火山活動を続けて活動し続けるのに十分なほど温暖であることを示唆していますが、その方法は地球とは異なります。
たとえ存在したとしても、ケルベロス フォッセの下にあるマグマが再び地表に噴出する可能性はありません。火星の印象的な火山構造にもかかわらず、そのマグマの多くは上部地殻に注入され、単にそこにとどまり、時には巨大な火山隆起を作り出しているようです.
ただし、地表噴火の可能性はあります。火星は、地球のように地表で日常的に噴火することはないかもしれませんが、地球と同じように、ときどき壮大な溶岩の洪水を引き起こしていることは明らかです。各発作の間に数百万年のギャップがあるだけです。 「500 万年から 1000 万年以内に火星で別の大規模な溶岩の表面噴火がなかったら、私はショックを受けるでしょう」とハミルトンは言いました。
火星が現在火山活動をしているのであれば、その小さないとこたちも活動しているかもしれないというのは当然のことです。月には水銀の水滴のように見える領域があり、この火山の泡はわずか 1 億年前のものかもしれません。グレッグ氏によると、火星は地球の半分の直径であり、「地球の 4 分の 1 の大きさの月が死んでいるとは断言できません。」
「将来のある時点で月は再び噴火すると思います」とバーンは言いました。 「マーキュリーもそうだと思います — どうしてですか?」
これらの世界は、私たちが考えるように条件付けられているほど静かではないかもしれません.おそらく、それらの噴火の間の一時停止は、人間が気付くには長すぎます. 「あらゆる点で、地球は奇妙なものです」とグレッグは言いました。
この記事は TheAtlantic.com に転載されました。
