新しい研究は、ジェゼロクレーターの神秘的な「マージンユニット」が、古代の湖、地下水、そしてその後の熱水活動を含む、科学者の予想よりもはるかに複雑な水の歴史を記録していることを示唆しています。
NASAの探査車「パーサヴィアランス」が2023年9月に火星のジェゼロ・クレーターの内縁に到達したとき、研究者らはかつて火星の湖岸だった場所に沿って堆積岩に遭遇すると予想していた。このような岩石は、物質の層が長期間にわたって蓄積すると形成されます。地球上では、粘土とシルトでできた堆積岩は、太古の微生物の生命の証拠を保存できるため、特に価値があります。
火星探査機がそこで炭酸塩鉱物の強い痕跡を検出したため、科学者もこの地域に興味を持っている。地球上では、炭酸塩は通常、生命を維持できる環境を含む湖や浅い海で発生します。
予想された堆積堆積物の代わりに、パーサヴィアランスは火成岩に遭遇しました。これらの岩は、マグマが地下で冷えるとき、または火山物質が地表で固まるときに形成されます。火成岩内の鉱物は、形成時の状態に関する情報を保持しているため、非常に詳細な地質学的記録を提供できます。
マージンユニットでは、それらの岩石が予想外に複雑な歴史を明らかにしました。証拠によると、彼らは少なくとも 3 回の別々の機会に水と相互作用し、それぞれのエピソードで彼らの化学的性質と物理的外観が異なる方法で変化しました。研究結果は雑誌に掲載されました 地球と環境のコミュニケーション。
スーパーカムが火星の隠された水の歴史を明らかにする
この証拠の多くは、パーサヴィアランスのマストの高いところに取り付けられた機器である SuperCam から得られました。 SuperCam は、地質の反射光を分析することで、地質の鉱物組成を特定できます。
ミッション科学者が有望なターゲットを発見すると、SuperCam に最大 21 フィート (6.5 メートル) 離れたところからレーザーを発射するように指示できます。レーザーは小さなプラズマのバーストを生成し、そのプラズマのスペクトルから岩石の化学組成が明らかになります。この手法を使用して、パーサヴィアランスはエッジ ユニット内の 185 を超えるキーストーン ターゲットを研究しました。
「マージンユニットに到達するまで、軌道上の観測から得られた有力な仮説は、軌道上から見られる炭酸塩がジェゼロクレーターに存在する湖との相互作用で形成されたというものでした」と、インディアナ州ウェストラファイエットにあるパデュー大学の研究者であり、この研究の筆頭著者であるキャンディス・ベッドフォード氏は語る。 「しかし今では、この場所が水系にとって岐路のようなものになっていることがわかっています。ジェゼロ・クレーターは火星で最も大きな炭酸塩にさらされた場所の1つ内にあるため、マージン・ユニットの発見は重要です。したがって、ここで発見されたことは、このクレーターをはるかに超えたところまで広がっているのです。」
ジェゼロ・クレーターの下にある古代のマグマ
パーサヴィアランスは、標高約 870 フィート (265 メートル) のマージン ユニットを調査しました。探査機はその地域の高地で、粗く、結晶質の、カンラン石が豊富な岩石に遭遇しました。これらの岩には水による風化の痕跡がほとんど見られませんでした。
オリビンにはマグネシウムと鉄が含まれています。研究者らは、このかんらん石が豊富な単位はもともと火星の地表の深部にあるマグマの塊の中で形成されたと結論づけた。マグマは、大きな鉱物粒子が発達するのに十分なほどゆっくりと冷却されました。ずっと後、浸食によってその上の物質が除去され、岩が表面に露出しました。
古代の湖底近くのマージンユニットでは、状況は大きく異なりました。そこでは、カンラン石が大きく変化しているように見えます。その粒子は破壊され、シリコンがそれらの間の空間を埋めます。
炭酸塩とシリカは、古代の居住の痕跡を探している科学者にとって特に興味深いものです。地球上では、水がカンラン石と反応すると、その過程で特定の微生物がエネルギー源として使用できる水素が生成されます。同じ反応により、過去の微生物の活動によって残された痕跡を保存できるミネラルである炭酸塩やシリカも生成されます。
水との3つの別々の出会い
研究者は、水がマージンユニットを変化させた順序を再構築することはできますが、各エピソードがいつ発生したかを正確に判断することはまだできません。
知られている最初のエピソードは、二酸化炭素を豊富に含む地下水に関するものでした。この水が岩石の中を移動すると、カンラン石と反応して、標高の低い亀裂内に炭酸塩が生成されました。時間の経過とともに、浸食により周囲の柔らかい材料の一部が除去され、より硬い炭酸塩で満たされた亀裂が隆起として目立つように残りました。
第 2 期の水活動は、かつてジェゼロ クレーターを満たしていた古代の湖に関係している可能性があります。
「マージンユニットの岩石の一部にはシリカも含まれています」と、ハワイ大学マノア校の惑星科学者で、この研究の共著者であるエレニ・ラヴァニス氏は言う。 「かんらん石が炭酸塩に変換されるとシリカが残る可能性があり、喫水線より下の岩石にはそのシリカがさらに多く見られます。」
お湯は後から出てきました
3 番目以降のエピソードでは、熱された水が地下に移動することが関係しているようです。
パーサヴィアランス氏はイースト・マージン・ユニットのある場所で、厚さ約10インチ（25センチメートル）の鉱脈を発見した。これらの鉱脈には、硫酸カルシウムや蛍石などの鉱物が含まれています。
蛍石の存在は、それらが生成された条件についての重要な手がかりを提供します。蛍石は通常、熱水が火山岩を流れるときに形成されます。これは、ジェゼロ クレーターが初期の地下水と湖との相互作用の後、後期に加熱された地下活動を経験したことを示しています。
総合すると、この観察結果は、辺縁部が単一の湖沼環境によって形成されたものではないことを示しています。その代わりに、火星の歴史のさまざまな段階で同じ岩石を変化させたいくつかの異なる水系の合流地点となった。
「10年間火星探査車と協力して学んだことが一つあるとすれば、それは火星が常に驚きを引き起こすということだ」とベッドフォード氏は語った。 「軌道データから私たちが予想したとおりになることは非常にまれです。この研究が、科学者がジェゼロ・クレーターや火星の水の歴史をどのように見るかを再構築するのに役立つことを願っています。最終的には、惑星科学者が初期火星の変化する気候と居住可能性を再構築するのに役立つことを願っています。」