壊滅的な洪水が火星のユニークな地形の形成に貢献した

数十億年前、火星の表面には、衝突クレーターがゆっくりと水で満たされてできた巨大な湖が点在していました。最終的に、多くの湖が限界を超え、壊滅的な洪水を引き起こし、周囲の地形に峡谷をえぐり出しました。

これらの短いが深い水路は、赤い惑星の地形を形成する上で予想外に重要な役割を果たした可能性があると、科学者らは今週ネイチャー誌に報告した。研究者らは、火星中のクレーターの氾濫によってできた谷と、より緩やかな川の浸食によってできた谷の衛星画像を比較し、クレーター湖に関連する峡谷が谷の総容積のほぼ4分の1を占めていることを発見した。この発見は、地球と火星の地形に影響を与えたプロセスにおける重要な違いを浮き彫りにし、隣の火星の過去の居住可能性を理解する上で意味を持つ。

「これらは、地球規模で見ればほとんど無視できるような単発的な現象ではありません」と、テキサス大学オースティン校の惑星科学者でこの研究の共著者であるティモシー・ガウジ氏は言う。「これが地球規模のプロセスであると認識することで、火星の表面がどのように進化したかを考える上で役立つでしょう。」

火星の歴史の初期の、より湿潤な時期には、クレーター湖は直径数百キロメートルに達し、カスピ海のような地球の小さな海に匹敵する大きさでした。これらの湖の多くは最終的に満水となり、水がクレーターの縁から溢れ出し、クレーターが削られ、さらに多くの水が漏れ出しました。他のケースでは、クレーターに蓄えられた水の巨大な圧力が縁を破裂させ、洪水が始まりました。

これらすべては35億年以上前に起こったことなので、これらの水路がどれだけ急速に形成されたかを知るのは難しいとゴウジ氏は言う。しかし、同氏と同僚らはコンピューターモデルを使って過去の洪水を再現しており、洪水は数日から数週間にわたって起こったと推測している。

火星には、地球で見られるものと似た、枝分かれした谷のネットワークも存在する。これは、雨水や雪解け水が流れ込む川によって、何万年から何十万年もかけて地面に刻み込まれたものだ。研究者たちは、このゆっくりとしたプロセスが火星の谷が形成された主な方法だと一般的に考えてきた。

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「私たちの研究で行ったのは、その仮説を検証し、壊滅的な洪水が孤立した一回限りの出来事なのか、それとも世界的に重要なものなのかを確認することです」とゴッジ氏は言う。

彼と彼のチームは火星の谷の地図を調べ、どの谷が徐々に浸食されてできたもので、どの谷がクレーター湖から水が供給されたものかを判定した。研究者たちは次に、NASAの火星探査機マーズ・グローバル・サーベイヤーが収集した標高データを利用して谷の深さを判定した。

この情報から、研究チームは、火星の谷の全長のわずか3%にすぎないが、その容積の24%を占めると計算した。これらの水路は地形に深く刻まれており、その中央値は170.5メートル（559.4フィート）で、徐々に浸食されて形成された川の谷の2倍以上である。ゴッジ氏と彼の同僚は、古代の洪水が約14,000立方キロメートル（3,358.8立方マイル）の堆積物を削り取ったと推定した。これは、スペリオル湖とオンタリオ湖を埋め尽くすのに十分な量で、少し余る程度だと彼は言う。

地球では、氷床が溶けて水が流入し、氷河湖が溢れて大洪水を引き起こし、ワシントン州のチャネルド・スキャブランズのような地形が作られることがある。しかし、地球のプレートテクトニクスは常に活発に動いているため、本来なら湖を形成するはずだった衝突クレーターの多くは破壊されている。火星にはプレートテクトニクスがないため、クレーターは「ただそこに存在しているだけ」だとゴッジ氏は言う。

「地球では、こうした湖の決壊による洪水は、特定の時期、特に移行期に重要な意味を持ちます」と彼は言う。「火星では、こうした洪水は常に重要だったと私たちは考えています。」

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火星の水と気候の歴史を理解することは、かつて生命に適した環境があったかどうかを知る鍵となる。今後、ゴッジ氏と同僚たちは、決壊したクレーター湖からの洪水のうちどれが、近隣の河川の谷の地形を変えるほどの威力があったのかを調査する予定だ。これは地球上ではあまり起こらないことだ。

「平均的な火星の谷のシステムを平均的な地球の谷のシステムと比較することは、これまで考えられていたよりもまったく異なる比較になるかもしれない」と彼は言う。「過去の環境を最もよく理解するためには、火星の地形の独特の複雑さを考慮する必要がある。」