残念ですが、火星の南極の下には水はおそらく存在しません

火星の南極の下には、一部の研究者が以前推測したように液体の水ではなく粘土があるかもしれない。長年の科学的謎の後、新たな研究は、火星の湖の仮説に別の説明を与える証拠を与える最近の3つの研究のうちの1つである。

2018年、イタリアの研究チームは、赤い惑星のある地域でレーダーが異常に反射する現象は、火星の南極付近のプラナム・アウストラレ地域に幅約12マイル、地表から1マイル下にある地下湖によって説明できるかもしれないと指摘した。

「しかし、科学界ではすぐに懐疑的な意見が出始めた」と、カナダのトロントにあるヨーク大学の惑星科学者で、地球物理学研究レター誌に掲載されたこの新しい研究を率いたアイザック・スミス氏は言う。スミス氏の研究は、火星の地下のどこかに液体の水が存在する可能性を否定するものではなく、赤い惑星に凍った水が存在する可能性が高いことを裏付ける確かな証拠もあるが、スミス氏によると、現在の火星モデルでは、火星の南極から1マイル下の気温は液体の水が存在するには低すぎると示唆されているという。

2018年の発見は大きな反響を呼んだが、決定的なものではなかった。さまざまなグループによる追跡調査では、この考えの問題点が指摘され、中心核の暖かさから遠く離れた湖全体が液体のままである可​​能性は低いことが示唆されている。湖が存在するには、かなりありそうもない状況、つまり熱源、あるいはそうでない場合は、地下水の凝固点を下げるのに役立つ大量の塩が必要になる。しかし、必要な塩の量は膨大になるとスミス氏は言う。

2019年に発表されたある研究では、地底湖の塩分濃度がどれだけ高くても、液体のままでいるためには近くのマグマのような熱源が必要であることがわかった。また、NASAジェット推進研究所の科学者による最近の研究では、これらのレーダースポットは他の多くの場所でも出現しており、各スポットに熱源と豊富な塩分の両方が存在する可能性は低いことがわかった。

スミス氏は、火星の南極の下に水があるというのは魅力的だが、粘土の方がよりあり得ると考えている。その理由は主に、地下の熱源や濃い塩の塊のような「条件」を必要としないからだ、と同氏は言う。

2月、スミス氏は別のプロジェクトに取り組んでいた。火星の巨大な「グランドキャニオン」、マリネラス渓谷で見つかった粘土を研究しているのだ。彼らは研究室で湿った粘土と乾いた粘土の電気特性を測定し、宇宙船が粘土からどのようなレーダー信号を観測するかを調べた。スミス氏とチームは、凍った湿った粘土が水と同じようにレーダーを反射することを認識した。「これで湖の疑問にすぐに答えが出た」とスミス氏は言う。

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スミスの研究は3つの要素から成っている。まず、粘土がレーダーにどのように映るかを示す実験室での測定、コンピューターモデリング、そして南極付近のスメクタイト鉱物の探索である。研究チームは、火星探査機マーズ・リコネッサンス・オービターに搭載された機器、火星用小型偵察画像分光計のデータを使用して、スメクタイト鉱物を発見した。

スメクタイトは、火星や地球の多くの場所で豊富に存在する粘土の一種です。火山岩が水の存在下で風化することで形成されます。「最初に形成されるものの 1 つがスメクタイトです」とスミス氏は言います。「その後、スメクタイトは分解を続け、さまざまな種類の粘土になります」そして最終的には陶器に使われる粘土に似た粘土になります。

地球上では、コスタリカやアラスカなどの場所でスメクタイトを見つけることができ、火星探査車キュリオシティは火星のゲールクレーターの厚い堆積層でスメクタイトを発見したとスミス氏は言う。

しかし、イタリアのローマ・トレ大学の地球物理学者で、2018年の最初の研究の著者の一人であるエレナ・ペティネッリ氏は、粘土が答えだとは確信しておらず、依然として水がもっともらしい理由だと考えている。彼女は、過塩素酸塩を含む水は、準安定状態と呼ばれる非常に低い温度に留まることができると考えている。ペティネッリ氏はまた、スミス氏が温度を十分に考慮していなかったことを懸念している。彼は粘土の特性を230ケルビンの温度で測定し、175ケルビンでモデル化した。彼女は、これらの特性は「温度に非常に大きく依存している」ため、温度の違いによって粘土が生成できるレーダー反射の種類が完全に変わる可能性があると述べている。

彼女はまた、粘土に関する彼の実験室での測定値は、冷たい粘土はレーダー反射が弱いというこれまでの研究結果と一致しておらず、冷たい粘土は液体の水のような信号を発しないだろうと述べている。

最近発表された火星の湖に関する 3 つの研究のうち最後の研究は、カーバー・ビアソンが主導したもので、同氏はモデリングを使用して独自にスミス氏と同様の結論に達しました。ビアソン氏のチームは、粘土、金属を含む鉱物、または塩分を含んだ氷が、火星の地下の液体の水と同様の信号を生成する可能性があることを発見しました。

もし地下湖が本当に粘土であれば、「南極で雨が降ったというさらなる証拠」が得られた、とスミス氏は言う。なぜなら粘土は水がなければ形成されないため、粘土が見つかると、ある時点でそこに液体の水があったことがわかるからだ。

この研究はまだ決定的な証拠を何も示していないが、スミス氏は驚いていない。「科学は常に答えに近づこうとしている」。絶対確実ではないし、正確な答えはまだ誰も知らないが、「これは火星に対する正しい答えへの一歩だ」とスミス氏は言う。