NASAは火星で「火星地震」を公式に検出した

多くの地震学者と同様、ブルース・バナード氏も毎朝メールをチェックして最新の地震報告を待っている。しかし、他の研究者と違い、彼は「大地震」がついに発生したことを心から願っている。というのも、彼が毎日受け取る情報は、まったく別の惑星から来ており、そこでは「火星地震」は人命やインフラに何の脅威も与えないからだ。もし大地震が実際に発生し、火星を直撃して火星表面でNASAの探査機インサイトを揺さぶったとしても、火星内部を覗き見ようとしている研究者にとっては朗報以外の何ものでもない。

インサイト（Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport、地震調査、測地学、熱輸送を用いた火星内部探査）探査機は2018年11月に火星に着陸し、非常に感度の高い地震計や磁場および気象センサーを含む一連の機器は、1年以上にわたって赤い惑星のさまざまな振動や雑音を監視してきました。月曜日、インサイトチームは、探査機の最初の10か月の活動から学んだことを、Nature Geoscienceに発表された5つの論文で共有しました。初期の結果は、いくつかの期待を裏付けると同時に新たな謎を提起し、私たちの隣人である火星が地球と非常に異なって見える理由を理解するという究極の目標への一歩を表しています。

「インサイトが、これら2つの惑星がどのように異なって形成され、進化したかを理解することで、地球、そして最終的には他の太陽系の惑星の形成と進化を理解するのに役立つでしょう」と、ブラウン大学の惑星科学者でインサイトチームのメンバーであるイングリッド・ドーバー氏は言う。

レッドランブルズ

このミッションのハイライトは、火星が地球や月と同様に揺れていることを確認したことだ。

「我々はついに、初めて、火星が地震活動の活発な惑星であることを証明した」と、インサイトの主任研究員であるバナード氏は2月21日の記者会見で述べた。

NASA は 1970 年代にバイキング着陸船で初めて火星の地震を探したが、その地震計は探査機のデッキに取り付けられたままで、風のみを計測していた。ドーバー氏によると、インサイトはロボットアームで計測器を地上に直接設置し、水素原子 1 個分の幅よりも細かい揺れを捉えることができるという。9 月 30 日の時点で、インサイトは 174 回の地震を記録しており、そのうち 20 回以上がマグニチュード 3 から 4 に達した。これは、地震の深さにもよるが、宇宙飛行士が気づく程度の強さだが、インフラに被害を与えるほどではない。

地震は主に、地球の地殻を構成する地殻プレートが、その下の溶岩の上を浮遊しながら互いに引っかかったり滑ったりすることで生じる摩擦によって発生します。しかし、火星の表面は、多かれ少なかれ静止しています。その地震のほとんどは、その表面が時間とともにゆっくりと収縮することによって発生します。火星の深部には、その形成時に生じた熱がまだ残っており、それが冷えると収縮し、それとともに地殻も割れて収縮します。

インサイトがこれまでに記録した小さな地震は地殻を伝わったようで、その数は地球と月の挙動に基づいて地震学者が予測したものとほぼ一致している。しかし、大きな揺れはより遠くまで伝わるため、チームはミッションの2年目にもっと強い振動を記録できれば、火星のマントルの位置と構成を推測できると期待している。バナード氏によると、地球と月での地震の頻度と比較すると、現在大きな地震がほとんどないことは少々意外だが、状況はいつでも変わる可能性がある（地震の記録はそれ以来450回に達し、増え続けている）。

しかし、浅い揺れでも新たな発見があるかもしれない。研究チームは、2回の大きな地震をケルベロス・フォッサエまでさかのぼって追跡した。ケルベロス・フォッサエは、過去1000万年（地質学上は最近）に新たな断層や溶岩流の痕跡が目に見える地域だ。単純なモデルでは、この地域はもう沈静化しているはずだと予測されているが、地震は、この地域が現在も活動中で、地下に溶けたマグマが隠れている可能性もあることを示唆している。

磁性岩石

インサイトの磁気測定装置からは、さらなる驚きがもたらされた。地球の磁場は、その渦巻く金属核から発生するが、火星の中心部は数十億年前に凝固した。それでも、着陸機は、軌道を周回する宇宙船が上空100マイルから測定した磁場の10倍の強さで、表面で揺るぎない磁場を測定した。

研究チームは、この磁場を、着陸機のおそらく数マイル下に埋もれている、磁化された岩石の目に見えない層の証拠と解釈している。火星の核が溶融していた当時、磁場は岩石内の金属を整列させ、火星が凍った後もその状態を保っていた。これは、地殻が磁化を乱すような劇的な熱波を経験していないことを示している。研究者らは、今後、磁場や表面の岩石をさらに研究することで、核がいつ固まったかを正確に特定することも期待している。

さらに謎なのは、数秒から数分続く磁気の急上昇と急上昇だ。研究者らは、これらの測定結果は大気圏上層部における新たな現象、おそらく火星と太陽風の電場と磁場の複雑な相互作用を示していると述べている。

砂嵐が消えた

しかし、インサイトの最も不可解な謎は、大気が地表と接する場所で明らかになるかもしれない。着陸機は気象観測所としても機能し、風、気温、気圧をほぼリアルタイムで測定する（12～24時間遅れで今週の天気をここでチェックできる）。着陸地点はこれまで探査された中で最も風の強い場所の1つとみられ、時速60マイルに近い渦巻きが検出された。ただし、火星の薄い空気ではそよ風のように感じられるだろう。

しかし、風の渦が塵を空中に巻き上げる現象である砂塵旋風はどこにも見られない。「奇妙なことに」とコーネル大学の惑星科学者でインサイトチームのメンバーであるドン・バンフィールド氏は言う。「午後半ばの時間帯に何百回も観測したが、まだ1つも撮影できていない」

しかし、塵はたくさんある。インサイトの太陽電池パネルは徐々に落下する塵によって遮られ、衛星画像では渦が探査機の周囲の陸地に目に見える跡を残していることが確認されている。しかし、この2つはほとんど相互作用しておらず、その理由は誰にも分からない。「私たちは本当に理解していません。これは私が『これは科学にとって興味深い』などと言い出すようなものではありません」とバンフィールド氏は言う。「いいえ、私たちは本当にこれを理解していません。」

これは砂漠の惑星にとって問題だ。地球の水が気候を形作るのと同じように、砂塵が気候を形作るからだ。さらに、砂塵の管理は将来の探検家にとって生活の大きな部分を占めることになる。月の砂塵は、アポロ宇宙飛行士たちに、花粉症から宇宙服の関節の詰まりまで、短い地球外の旅の間、数え切れないほどのトラブルをもたらした。火星の砂塵も例外ではない。NASA は、砂だらけの環境で何ヶ月から何年も作動しなければならないエアロックや宇宙服を設計する前に、赤い砂がどのように空気中に放出され、どこに行くのかを十分理解する必要がある。

これまでのところ、インサイトは答えよりも多くの疑問を提起しているかもしれないが、異星の惑星に新しい機器を着陸させるとき、他に何を期待できるだろうか？「我々はまだ火星が何を伝えているのか理解しようとしているところです」とバナード氏は説明会で述べた。「我々は、1900年代初頭に地球物理学者が地球の揺れを見て、最高の分析ツールを使ったのと同じ状況にあります。しかし、まだ非常に謎めいた状況です。」