ハワイと同じように火星にも火山が形成された可能性がある

火星の写真を見ると、その地形は平坦で広大に見えますが、実際には太陽系全体で最大級の山々がいくつかあるのです。また、火星は現在はあまり活動していませんが、かつては非常に活発に活動していました。火星には、地球で見られるのと同じような特徴的な風や砂丘が表面に存在し、新たな研究によると、火星は私たちが考えていた以上に地球と多くの共通点を持っている可能性があるそうです。

隕石は絶えず地球の空に落ちてきており、世界中に落下している。時折、火星の小さな破片が地球の大気圏に突入しても生き残り、主にサハラ砂漠や南極で発見され、研究者たちは将来の研究のためにそれを収集している。本日ネイチャー・コミュニケーションズ誌に発表された新しい論文によると、これらの火星隕石はハワイの火山を形成するのと同じ火山活動によって形成された可能性があるという。

島々の燃えるような山々は、いわゆる「ホットスポット」、つまり地球のマントルの物質が地表に向かって上昇し、溶解することによって形成されます。その良い例が、非常に活発なキラウエア火山です。しかし、これらの「ホットスポット」火山が物質の絶え間ない生成と硬化によってどんどん重くなると、実際にはまったく異なる種類の火山を形成する可能性があります。岩石で重くなりすぎて、ハワイの下にある巨大な海洋プレートを物理的に曲げたり歪ませたりします。その曲げが起こると、まるでシーソーのように、より大きく重い火山の周囲の領域がたわんで隆起し、新しい、噴火の可能性のある山が生まれます。

「オアフ島やそれより古い島々に行くと、最初の火山活動からずっと後に起こったこの火山活動が見つかります。その良い例がダイヤモンドヘッドクレーターです」と、カリフォルニア大学サンディエゴ校スクリップス海洋研究所の研究リーダーである地質学者ジェームズ・デイ氏は言う。

オアフ島のダイアモンドヘッドクレーターは、より古く、より巨大な火山による地殻変動の結果として形成された。「これは火星隕石に見られるものと全く一致しています」とデイ氏は言う。

火星へ: 科学者たちは、シャーゴッタイトとナクライトと呼ばれる 2 種類の火星隕石を知っています。これらは同じスーパーヒーロー チームのようですが、年代と化学組成は大きく異なります。また、200 個を超える火星隕石を収集したにもかかわらず、科学者たちはまだそれらが火星のどこから来たのかわかっていません。火山起源であることはわかっていますが、火星の地質図を見たことがある人なら、この惑星には火山がたくさんあることをご存知でしょう。

しかし、この新たな研究は大きな手がかりとなるかもしれない。デイ氏と彼のチームは、火星隕石40個の化学組成を分析し、それらが互いにいくつかの類似点を持っていることを発見した。地球上の火山岩の類似点とよく似ている。ナクライトは地球上のほとんどの火山には当てはまらない独特の組成をしているが、シャーゴッタイトはホットスポット上に形成されるキラウエア火山などの火山の残骸に似ている。これが火星で起こったかもしれないとデイ氏は考えている。そして、太陽系最大の火山でエベレストの数倍の高さを誇るオリンポス山は、間違いなくその役割を果たせるだろう。火星の他の地域には、ダイアモンドヘッドに似た、より小さくあまり知られていない火山がある。デイ氏は、ハワイ周辺で見られるのと同じように、オリンポス山のような大きな火山の重みで火星の全域が上方に曲げられ、小さな山々が作られ、そこからナクライトが生まれたのではないかと示唆している。

「これら 2 つの類似したタイプの溶岩または火山の注目すべき点は、どちらもすでに溶けた源を必要とすることです」とデイ氏は言います。「ダイアモンドヘッドで起こっていることは、プレートが曲げられ、圧迫され、押しつぶされ、その濃縮された物質が少し押し出されることです。そして、それが火星のナカライトで見られるものです。」

アリゾナ州立大学の実験岩石学の博士研究員であるケイラ・イアコヴィーノ氏は、この研究のすごいところは、大小を問わず火星の火山をすべて説明できることだと言う。「彼らのモデルは、火星の火山活動に関する私たちの地球化学的観察（隕石サンプルから）に合致しているようで、火星で火山がどのように、あるいはなぜ形成されるかについて、奇妙で異世界的な説明を必要としません。」

デイ氏は、人々は何十年もの間これらの隕石の起源を探してきたが、今回、その起源を探索する場所が見つかったと語る。「このモデルが正しければ、これらの溶岩は大きな火山から離れた場所で見つかるはずです。外側のプレートがたわんでいる地域で見つかるはずです。」

ノースカロライナ州立大学の惑星地質学助教授、ポール・バーン博士は、「火星の巨大火山はハワイの盾状火山のより大きく古いバージョンであることは以前から知られていました。この研究は、火星隕石の化学組成に関する知識と、これらの大きなプレートのたわみなどの大規模な地球物理学的プロセスを組み合わせるという興味深いアプローチを採用しています」と述べています。

火星でかつて起こった火山活動を理解することは、火星の歴史書を完成させる上で重要であるだけでなく、居住可能性を判断するのにも役立ちます。「地球に火山活動がなければ、地球の生物圏を維持するために必要な大気中のガスの一部が存在しないことになります」とデイ氏は言います。地球で発見されたナクライトは水分を豊富に含み、つまり溶解を促進するには水が必要です。これは、火星の火山が水循環と関連していることを示唆している可能性があります。

「地球上でこのプロセスが起こっているのがわかれば、他の惑星の火山活動と似たものになる可能性はあるでしょうか。火星の隕石に基づくと、その答えはイエスです」とデイ氏は言う。現在、彼と同僚たちは、データが彼の仮説とどれほど一致するかを確認するために、これらの火山地域のさらなる衛星観測を待たなければならない。

「今は、遠隔センサーが画像とスペクトルデータを調べ、一致するかどうかを判断する番です。」