火星のデルタ。 最近の研究では、数十億年前、火星は暖かく湿っていたことが示されました。この発見は、この時代は主に寒冷で氷の時代だったという別の説とは対照的である。この結果は、この時点で地球上に生命が発生した可能性があるという考えに影響を与えます。
火星がかつて居住可能であったかどうかは、何十年にもわたって熱心に研究されている興味深いテーマです。火星の年齢は地球と同様に約 45 億年で、その地質学的歴史はさまざまな時代に分かれています。
最新の論文は、約41億年前から37億年前まで続いたノアキアン時代と呼ばれる時代の火星に関するものである。これは、太陽系の歴史の中で後期重爆撃 (LHB) と呼ばれる段階でのことでした。 LHB 中に真に大災害をもたらした隕石の衝突の証拠は、太陽系全体の多くの天体で発見されています。
この時代の火星の 2 つの明らかな傷跡は、巨大なヘラス衝突盆地とアルジャイル衝突盆地です。どちらも直径が千マイルをはるかに超えており、それぞれ地中海のすべての水を余裕を持って保持するのに十分な体積を持っています。
このような時代が脆弱な生命体が存在しやすい時代であるとは想像もできないかもしれませんが、火星が最も居住しやすかった時代である可能性は高いでしょう。この時代の水によって削られた地形の証拠は豊富にあり、干上がった川の谷、湖底、古代の海岸線、三角州などがあります。
ノアキアンの一般的な気候条件については、依然として激しい議論が行われています。通常、この時期は寒くて氷が多く、隕石の衝突や火山の噴火によって大量の凍った水が時折溶けたというシナリオと、暖かくて湿っていてほとんど氷がなかったというシナリオの 2 つが考えられます。
輝く太陽
火星の砂丘。 太陽を含むすべての星は年齢とともに明るくなります。初期の太陽系では、ノアキアンの間、太陽は現在よりも約 30% 暗かったため、火星 (およびすべての惑星) に届く熱は減少していました。この時点で暖かく湿潤な気候を維持するには、火星の大気は非常に充実しており、現在よりもはるかに厚く、CO2 などの温室効果ガスが豊富に含まれている必要がありました。
しかし、大気圧が十分に高くなると、CO2 が空気から凝結して雲を形成し、温室効果が減少する傾向があります。これらの問題を考慮すると、おそらく寒く凍ったシナリオのほうが信憑性が高いでしょう。
2021 年 2 月に華々しく着陸した火星 2020 パーサヴィアランス探査車の主な科学目標の 1 つは、これら 2 つのシナリオのいずれかを裏付ける証拠を探すことであり、パーサヴィアランスのデータを使用した新しい論文はまさにそれを達成した可能性があります。
パーサヴィアランスは、かつて湖があったため、火星のジェゼロ・クレーターに着陸した。軌道からクレーターを眺めると、水の流れによってクレーターの壁に刻まれた水路から噴出する、いくつかの特徴的な扇形の堆積物が見られます。これらの水路内には粘土鉱物が豊富に堆積しています。
新しい論文は、古代の流路の1つに存在するカオリナイトと呼ばれるアルミニウムが豊富な粘土小石の最近の分析を詳しく説明しています。この小石は、ノア紀の間に水による激しい風化と化学的変質を受けたようです。
既知の古代の水環境ではこれは驚くべきことではないかもしれませんが、興味深いのは、これらの粘土には鉄とマグネシウムが大幅に減少し、チタンとアルミニウムが豊富に含まれていることです。
これは、これらの岩石が、火山活動や隕石衝突による氷の融解によって一時的に灼熱の熱水が放出される熱水環境で変化した可能性が低いことを意味するため、重要です。
むしろ、適度な気温と降り続く大雨によって変化したようだ。著者らは、これらの粘土小石の化学組成と、地球の歴史の中で気候がより暖かく湿っていた時期に遡る地球上で見つかった同様の粘土との間に明確な類似性があることを発見しました。
この論文は、これらのカオリナイトの小石は「地球の過去の温室気候」に匹敵する多雨条件下で変質したものであり、「火星の歴史の中で最も湿潤な時期の一部、そしておそらく最も居住可能な部分を表している可能性が高い」と結論付けています。
さらに、この論文は、これらの状況は数千年から数百万年にわたる期間にわたって持続した可能性があると結論付けています。パーサヴィアランスは最近、同じくジェゼロ クレーター内から昨年収集したサンプルからバイオシグネチャーの可能性があることを発見したことでも話題になりました。
これらの貴重なサンプルは現在、将来の火星サンプル帰還ミッションによる収集に備えて、探査機上の特別な密閉容器に保管されています。残念ながら、このミッションは最近 NASA によってキャンセルされたため、どのような重大な証拠が含まれているかどうかは、おそらく地球上の研究所では長年検査されないでしょう。
この将来の分析にとって重要なのは、いわゆる「ノール基準」です。これは宇宙生物学者のアンドリュー・ノールによって定式化された概念であり、何かが生命の証拠であるためには、観察は単に生物学によって説明可能でなければならない、というものです。それなしでは説明できないはずです。これらのサンプルがノール基準を満たしているかどうかは、地球に持ち込まれる場合にのみわかります。
いずれにせよ、最初の人類が地球に降り立つ数十億年前の火星の時代を想像するのは、非常に印象的です。今は荒れ果て、風の吹きすさぶジェゼロ クレーターの風景に、おそらくは生きた生態系を伴う熱帯気候がかつて存在していたのです。
Gareth Dorrian 氏、宇宙科学博士研究員、バーミンガム大学
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