火星の「火山」の正体は泥だった? 低温低圧が起こすマジック

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火星には泥火山が何万個も存在する。写真は典型的な火星の泥火山。中央の噴出口の周りは流れ出た泥でなめらかな形状をしている。/Credit:HiRISE、MRO、LPL / A大学
point
  • 火星は泥火山で覆われている可能性がある
  • 泥火山は通常の火山とは異なり地殻の圧力によって泥水を噴出する
  • 泥火山をしらべることで他の惑星でも生命探査が進む可能性がある

近年の研究によって、火星はかつて地球のように水に覆われた惑星であり、現在においても、地下にはまだ大量の水が存在していると考えられています。

その証拠となっているのが、泥火山の存在です。

泥火山はマグマが噴出する通常の火山とは異なり、地殻に生じた圧力によって、水を多量に含んだ層が地表に泥水を噴出することで形成されます。

しかし、火星の気圧は地球と比べるとほぼゼロに近く、噴出した泥水の堆積は地球と大きく異なります。

そこで研究者は火星における低温低圧の環境を実験室内部で再現し、火星における泥の挙動の調査を試みました。

その結果、意外な事実が判明しました。

火星環境を再現した空間での冷えた泥水は、冷えたマグマとそっくりの形を形成したからです。

もし同じことが火星で起きていた場合、これまで私たちが火星表面で観測した「冷えたマグマ」や「火山」だと思っていたものが「冷えた泥」や「泥火山」に置き換わる可能性があります。

どうして火星環境では、泥水はマグマのような形状をとったのでしょうか?

火星環境を再現して泥を流す

上の段が地球環境、下の段が火星環境。火星環境では泥水は溶岩のように流れて固まる/Credit:チェコ科学アカデミー地球物理学研究所

これまでは、火星で泥水が噴出しても、気圧がほぼゼロに近いために、水は一瞬で蒸発してしまい、後には泥の粒子だけが残ると考えられてきました。

しかし実際に火星と同じ低温低圧の環境で泥水を流した結果、泥水は上の動画が示す通り、マグマのように粘性を保ったまま流れ続けたのです。

時間が経過して固まった泥水を斬ると、内部に気泡の生じたあとがうまれていた/Credit:Nature Geoscience

原因を探るために研究者が凍った泥を取り出して分析したところ、上の図が示すとおり、泥は地球上での溶岩と同じように多くの気泡を含んでいることがわかりました。

これは低温低圧環境において、泥の中の水が盛んに蒸発していたことを示します。

溶岩は表面の固化と決壊を繰り返すことで特徴的な塊状の形態をつくる/Credit:depositphotos

また、流れ方もよく似ていることがわかりました。

地球のマグマは表面が冷えると流れが一旦せき止められますが、マグマが溜ってくると決壊を起こして、次の流出が起こります。そしてせき止めと決壊を繰り返すことで、冷えたマグマの表面の特徴的な形状が作られます。

低温低圧の火星では液体の水が含まれる泥水も高温のマグマのようにふるまう/Credit:Nature Geoscience

それと同じことが、火星環境の泥水でも起こったのです。

泥水は表面の凍結で一旦、流れがせき止められましたが、後ろから流れてくる泥水がたまると決壊し、新たな流出を起こします。

火星の低温低圧の環境にとっては、液体の水を含んだ泥は「極めて高温の流体」であり、マグマと同じように振る舞うのです。

そのため、火星で冷えたマグマだと思われていた構造は、実際は冷えた泥である可能性が出てきました。

火星は私たちがこれまで予想していたよりずっと、冷えた泥で覆われた星だったのかもしれません。

泥火山は他の惑星にも発見された

Credit:wikipedia

泥水を噴出させる泥火山の存在は、生命探査にも役立ちます。

というのも、地球に存在する泥火山は多くの場合、天然ガスやメタンハイドレートなど、生物の痕跡を示すガスを一緒に噴出しているからです。

今回の研究成果を用いることで、他の惑星においても泥火山の探索が進むと考えられます。

アステロイドベルトに存在する準惑星ケレス(セレス)にも、泥火山の存在が確認されているからです。

生命には水と泥のどちらも必須であり、泥火山ではその両方が存在します。

泥火山が噴出する泥水やガスを採取することができれば、多くの星で生命の痕跡をとらえられるかもしれません。

 

研究内容はチェコ科学アカデミー地球物理学研究所のペトル・ブロエ氏らによってまとめられ、5月18日に学術雑誌「Nature Geoscience」に掲載されました。

Experimental evidence for lava-like mud flows under Martian surface conditions
https://www.nature.com/articles/s41561-020-0577-2

35億年前の火星で「津波」が起きていた

reference: sciencealert / written by katsu
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