火星の泥火山は古代の貯水池の存在を示唆

火星の北の低地には、周囲に溶岩のような波紋や指状の地形が見られることから、ありふれた火山のように見えるものが何万も点在している。しかし、地質学者たちは、これらの凸凹した地形が本当に凍ったマグマであるかどうか議論している。地球上のいくつかの場所では、溶岩ではなく泥が噴出する。火星の周回衛星は泥火山の写真を送っているのだろうか？

チェコ科学アカデミーの地球物理学者ペトル・ブロシュ氏は、絶対にあり得ないと考えている。堆積物が正確に正しい方法で埋まっているという条件は、あまりにもあり得ないからだ。さらに、泥は極寒の地表に触れた後に跳ね回るだろうか？ブロシュ氏とチームは、実験室でその状況を再現し、その答えを見つけた。火星の泥の混合物は、地球の溶岩の流れ方とほぼ同じように流れるが、その理由はまったく異なると、今週ネイチャー・ジオサイエンス誌に発表した。この発見は、火星の火山形態が岩石または固まった泥でできている可能性があることを意味し、何百万マイルも離れた地質学者にとっては悩ましい問題である。

「作業は今やはるかに複雑になります」とブロズ氏は言う。「[形状]だけに頼ることはできません。」

しかし、研究者が両者を区別できるようになれば、泥火山も生命を探すのに有望な場所となる可能性があるため、将来の探査に向けて魅力的な場所が数多く見つかることになるだろう。

ブロシュ氏は10年にわたって火星の写真を懐疑的に精査し、特定の特徴が火山の露出部が岩石質であることを証明していると主張しようとした。最終的に、泥火山の存在を説得力を持って反証するには、もっと単純な疑問に答える必要があることに気付いた。赤い惑星上で泥が流れることはあり得るのか？その答えを見つけるために、同氏は地球上の小さな火星と、手（と高価な機械）を汚すことを恐れない協力者を探した。

ブロズ氏は、英国オープン大学の火星チャンバーで探していたものを見つけた。これは、火星表面の低い気圧に匹敵する深海潜水艇を思わせる、6フィート×3フィートの円筒形だ。最も重要なのは、このチャンバーが、航空宇宙機器のテストなど、ほこりの粒子が邪魔になるような高精度の研究専用ではなかったことだ。

「世界中に真空チャンバーはたくさんあるが、その中で、研究所長が大胆な実験を許可する勇気を持っているのはほんのわずかだ」とブロズ氏は言う。「1年後もまだチャンバー内に泥が残っているに違いない」

研究者たちは砂床を華氏マイナス20度まで冷やしてチャンバー内に設置し、装置を装備して水と微粒子の溶液を「火星」の地面に注ぎ出した。彼らが目にしたものは、異質であると同時に、すぐに馴染み深いものだった。空気がほとんどない環境で泥が沸騰した。高度が高いほど水が早く沸騰するのとよく似ている。この沸騰によって熱が奪われ、泥は冷却されてついには凍りついた。その後、まだ液体だった内部が崩れ、数インチの長さの細流となってトレイを滑り落ち、ハワイの溶岩でよく知られた形状をなした。ただし、あの岩石は沸騰ではなく、空気との接触によって冷却される。

「噴火がゆっくりと進み、失速し、そして噴出する様子は、普通の火山の『パホイホイ』噴火で見られるものとまったく同じだ」と、実験ビデオの物理的分析に協力したランカスター大学の地質学者ライオネル・ウィルソン氏は言う。

火星のような条件と地球のような条件をさまざまな条件で比較する一連の実験の後、ブロズ氏は自分の直感が部分的に間違っていたと結論付けた。火星の泥は凍らない。火山ができるほどスムーズに流れる可能性がある。しかし、地球上の地形を火星の異星環境と比較するのは危険な行為であるという自分の直感が正しいことも分かった。この場合、地球の溶岩流と完全に一致する形状は、まったく別のものである可能性がある。

「（この研究は）これまで溶岩と解釈されてきたが、泥だった可能性もある他の地形を理解するのに役立つ、まったく新しい研究分野を切り開くものとなるだろう」と、真空チャンバー実験には関わっていないアリゾナ州惑星科学研究所の上級科学者ドロシー・オーラー氏は言う。

地上の地質学者は、ハンマーを一振りするだけで乾いた泥から岩石を選別できるが、当面は研究者は長距離写真撮影にこだわるしかないだろう。泥の研究、特に大きなバケツを使った研究が進めば、火星の泥に特有の挙動を地質学者が特定するのに役立つかもしれない。たとえば、ブロズと共同研究者が近々発表する論文では、溶岩では決して真似できない奇妙な新しい挙動が詳細に説明される。研究者が液体を華氏70度の「温かい」砂に注ぐと、液体は激しく沸騰し、一瞬ホバーカーのように浮遊した。

溶岩対泥論争の結果は、いつか地球科学界を超えて波及するかもしれない。泥を作るには温水が必要だ。そして泥火山を作るには、激しい宇宙線が届かない地中深くの温水が必要だ。生物学者は、こうした環境が火星で最も生命に適した場所の一部であると予想しているが、探査はほぼ不可能だ。たとえば、NASA の探査機インサイトのモグラ探査装置は、表面をほんの少しかじるだけでも 1 年かかっている。

しかし、泥が数百万年から数十億年前に地表に噴出したのであれば、火星の微生物も一緒に運ばれてきた可能性がある。そして地質学者が泥火山を特定できれば、将来の探査機は穴を掘る必要もなく、微化石の探査に行けるようになるだろう。「それは地表下への窓なのです」とオーラー氏は言う。