パーセベランスの岩石の多い探査から得られた火星に関する5つの新たな知見

約2年前に火星に着陸したNASAの探査車「パーサヴィアランス」は、火星表面での最初の数回の探査から、膨大なデータ、重要な観察結果、そして待望の地質学的発見を発表した。

木曜日に科学誌「サイエンス」と「サイエンス・アドバンス」に掲載された4つの論文は、火星のジェゼロ・クレーターから得られた火星の地質学的な歴史に関する新たな詳細を報告している。ジェゼロ・クレーターは古代の隕石衝突の跡地で、探査車は火星の赤道のすぐ北に着陸した。火星にはかつて、水の存在とともに、豊富な溶岩流と岩石が存在し、古代の生命を支えていた可能性がある。

火星2020探査車「パーサヴィアランス」ミッションの副プロジェクト科学者キャサリン・スタック・モーガン氏は、火星の1つの地域が必ずしも火星全体の宇宙生物学を反映するわけではないが、パーサヴィアランスの発見は、科学者がそこで学んだことを他の地域に結び付ける証拠を提供すると述べている。また、この新たな発見は、人類が居住可能な環境について知っていることの限界に挑んでいる。火星の原始スープから生まれた生命は、私たちがよく知っているものとはまったく異なる外見をしている可能性があるからだ。

ここでは、これらの論文に詳しく記されている、火星の古代の湖であった場所を探索するパーセベランスの冒険から得られた 5 つの確固たる教訓を紹介します。

火星の表面には多様な岩石が散在しています。

岩石は気候や居住可能性の記録として最適だが、科学者たちは火星に地球と同じ種類の岩石があるかどうか確信が持てなかった。「着陸前、クレーターの底の岩石が堆積岩かどうかについて多くの憶測がありました」と、論文の共著者であるスタック・モーガン氏は言う。「宇宙生物学の可能性がある堆積岩は気に入りましたが、多様性を見つけられることを本当に望んでいました」

そして、彼らは遅かれ早かれそれを発見した。パーセベランスの最も刺激的な発見の 1 つは、ジェゼロクレーターの底に大量の火成岩が存在することを明らかにした。火成岩は、溶融した液体マグマが冷却され、固化することによってのみ形成される岩石である。本質的に、火星のその部分では、科学者がこれまで考えていたよりも火山活動がより重要なプロセスであった可能性がある。

火星はゆっくりと冷却したのでしょうか？

ある研究によると、パーセベランスが発見した火成岩は、地球上にも豊富に存在する一般的な岩石形成鉱物である粗粒のカンラン石でできている。カンラン石はマグマから結晶化する最初の鉱物の 1 つだが、地球上のこれらの粒子は火星の粗粒の物質よりも小さく、ガラス質である。研究者たちは、この発見は火星が地下深くでかなりゆっくりと冷却されたことを意味している可能性があると推測している。

探査機は表面に大量のカンラン石の証拠も発見したため、その存在は、この鉱物がジェゼロクレーター以外の地域にも同様に広く分布していることを示している可能性がある。その場合、研究者らは、このカンラン石に富んだ地面は、火星の溶岩流が地球よりも厚いことで説明できると指摘している。

火星の岩石には生命に必要な物質が含まれている。

NASA はまだ赤い惑星に生物がいることを突き止めていないが、研究者たちは、火星が約 41 億年前から 35 億年前のノアキアン後期には居住可能だったかもしれないという証拠を発見した。4 つの研究のうち 2 つは、火星のマグマでできた岩石が水によってどのように変化したかを述べている。しかし、岩石に水が流れることはなぜ重要なのだろうか?

地球では、水と特定の火成岩が相互作用すると、H2 や CH4 など、生命の潜在的なエネルギー源となるさまざまな栄養素が生まれます。これにより、微生物の生命が育つユートピアである多様なバイオームが生まれます。パーセベランスの探査により、科学者はクレーターの底の岩石に硫酸塩、過塩素酸塩、炭酸塩などの塩鉱物が含まれていることを発見しました。これは、これらの岩石を液体の水が流れていたことの証拠です。これらの岩石には単純な有機分子も含まれており、居住可能な環境を維持するのに役立った可能性があります。

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彼らが発見した火成岩は火山活動が活発な地域で発見されたもので、人間が生存に適した環境だとは考えていないが、この研究では、岩石が歴史の複数の時点で水に触れた証拠があり、古代の生命を支えるすべての要素がかつてあった可能性があると指摘している。「火星にかつて存在した居住可能な環境の種類に関して、そこに可能性が本当に開かれています」とスタック・モーガンは言う。

地下層へようこそ。

一部の研究者がクレーターの最上部の地殻に注目する一方で、あるチームは火星地表探査用レーダー画像装置 (RIMFAX) と呼ばれる機器を使用して、探査機の下の地面を調査することにした。彼らの論文は、ミッションの最初の 8 か月間の記録であり、その間、RIMFAX は火星の地表下の連続レーダー画像を撮影した。レーダーは、ジェゼロの地表から約 50 フィート下にある岩盤の新しい特性を明らかにした。クレーターの内部構造は、火成岩が大量の化学変化を起こして形成されたマグマ層、または地球上の水環境で一般的に形成される土である堆積層に分類できる。

研究の1つによると、これらの地中構造物の存在は「長期にわたる火成活動の歴史と複数の水発生の歴史と一致している」ため、火星にはかつて水が自由に流れていたという説を効果的に裏付けている。

火星のサンプルは2030年代初めには到着するだろう。

パーセベランス ミッションの最も重要な側面の 1 つは、火星のサンプルを持ち帰る能力です。この探査車は、詳細な実験室分析のために地球に輸送する約 35 個の岩石と土壌のサンプルを収集するために作られました。これは複雑で数年にわたるミッションです。科学者がサンプルを手に入れるのは 2030 年代初頭になる可能性が高いです。ある研究では、持ち帰ったサンプルは火星の表面の歴史を垣間見ることができるだけでなく、火星の磁場がその進化に果たした役割についても何らかの洞察を与えてくれる可能性があると指摘しています。

地球の地質史は、過去の日付と出来事によって左右される。しかし、科学者が推定する火星のタイムスケールは、おおむね相対的なものであり、月の岩石の年代との比較でしか推定できないため、地質学者がこの手法で表面の年代を推定するのは困難だ。「火星の表面を見て、このものはあのものよりも古いと思う、と言うことはできる」とスタック・モーガンは言う。「しかし、これらの出来事がいつ起こったのかは実際にはわからない」

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しかし、持ち帰ったサンプルを分析することで、科学者は正確な年代や日付を特定し、火星の地質年代に革命を起こすことができるかもしれないとスタック・モーガン氏は言う。しかし、それまでにやるべきことはまだたくさんある。

「このミッションの初年度は素晴らしいものでした」と彼女は言う。「これはこの取り組み全体の始まりに過ぎません。私たちと同じように、皆さんもこの取り組みに本当に興奮してくれることを願っています。」