最新の地下水発見で深まる火星の水の謎

研究により、古代の火星の地下水の涵養率が低かったことが明らかになり、その表面には水の痕跡はあるものの、火星の水系は地球のものとは大きく異なっていたことが示唆されています。 さまざまなモデリング手法から得られたこの結果は、火星の水文学的過去を理解する際の課題を浮き彫りにし、将来の探査と水資源の探索に影響を与えます。 (アーティストのコンセプト) クレジット: SciTechDaily.com

研究により、それは古代のものであることが示されています 火星 地下水の涵養が最小限であり、地球上の水の動態とは大きく異なっていたため、その気候に関する私たちの理解に影響を与え、将来の火星ミッションを支援しました。

火星はかつて湿潤な世界でした。 赤い惑星の地質学的記録には、デルタ地帯から大規模な洪水によって削られた谷に至るまで、地表に水が流れていた証拠が示されています。

しかし、新しい研究によると、古代火星にどれだけ雨が降ったとしても、その雨は火星の南部高地の帯水層にほとんど浸透しなかった。

テキサス大学オースティン校の大学院生は、コンピューターモデルから単純な計算まで、さまざまな方法を使用して帯水層の地下水涵養ダイナミクスをモデル化することでこの発見を行いました。

2021年8月にエミレーツ・マーズ・ミッションによって撮影された、本当の色の火星。写真: Kevin M. Gill

火星の地下水涵養

複雑さに関係なく、結果は同じ答え、つまり年間平均わずか 0.03 mm の地下水涵養に収束しました。 これは、モデル内で雨が降った場所では、年間平均 0.03 ミリメートルだけが帯水層に入り、今日の地球上に残っている地形を生み出し続けたことを意味します。

比較のために、サンアントニオに水を供給するトリニティ帯水層とエドワーズトリニティ帯水層の地下水涵養率は一般に年間2.5～50ミリメートルの範囲にあり、これは研究者らが計算した火星の帯水層涵養率の約80～1,600倍に相当する。

ジャクソン地球科学大学院の博士課程の学生で筆頭著者のエリック・ハイアット氏は、このような地下水流量の低下にはさまざまな理由が考えられると述べた。 雨が降ったとき、水の大部分は流出として火星の地形全体に押し流された可能性がある。 あるいは、雨がほとんど降らなかったのかもしれません。

火星の気候と探査への影響

これらの結果は、科学者が初期の火星に雨を降らせる気候条件を制限するのに役立つ可能性がある。 これらはまた、火星の水系が今日地球上に存在するものとはまったく異なることを示しています。

「地下水が大した問題ではないという事実は、他のことも同様であることを意味するかもしれない」とハイアット氏は言う。 「これは流出の重要性を誇張しているのかもしれないし、あるいは火星にそれほど雨が降らなかったことを意味しているのかもしれない。しかし、それは私たちの考え方とは根本的に異なっている。」 [water] 地上で。」

結果は雑誌に掲載されました イカロス。 この論文の共著者は、ジャクソンスクールの博士課程学生であるムハマド・アフザル・シャダブ氏と、教員のショーン・ギュリック氏、ティモシー・グッド氏、マーク・ヘス氏です。

筆頭著者のエリック・ハイアット氏はテキサス州オースティン・ジャクソン地球科学大学院の博士課程の学生であり、火星球を持っている。 クレジット: テキサス大学オースティン校/ジャクソン地球科学大学院

研究で使用されたモデルは、帯水層への水の流入と流出が均衡している「定常状態」環境における地下水の流れをシミュレートすることによって機能します。 次に科学者らは、流れに影響を与える要因（雨が降った場所や岩石の平均空隙率など）を変化させ、定常状態を維持するために他の変数をどのように変更する必要があるか、またそれらの電荷がどの程度妥当であるかを観察した。

他の研究者も同様の手法を使用して火星の地下水の流れをシミュレーションしていますが、このモデルは、30億年以上前に火星のヘラス、アルギリ、ボレアリス盆地に存在した海洋の影響を組み込んだ初めてのモデルです。

この研究には、衛星によって収集された最近の地形データも含まれています。 ハイアット氏は、現代の風景には、地球上で最も古く、最も影響力のある地形の一つ、つまりグレート・ディバイドとして知られる北半球の低地と南半球の高地との間の極端な標高差がまだ残っていると述べた。 この区域には、過去に地下水が帯水層から地表まで上昇したため、底層水が地表まで上昇した痕跡が残っています。 研究者たちは、過去の湧昇現象の地質学的マーカーを使用して、さまざまなモデルの出力を評価してきました。

研究者らはさまざまなモデルを通じて、平均地下水涵養率が年間0.03ミリメートルであることを発見した。これは地質学的記録から知られている内容とほぼ一致している。

この探索は、火星の過去を理解することだけに限定されません。 それは将来の火星探査にも影響を及ぼします。 ハイアット氏は、地下水の流れを理解することは、今日の水がどこにあるかを判断するのに役立つと述べた。 古代生命の痕跡を探す場合でも、人類の探検家を支援する場合でも、地球に帰還するためのロケット燃料を作る場合でも、水が存在する可能性が最も高い場所を知ることは不可欠です。

参考文献：「初期火星の南高地帯水層の限定的涵養」エリック・ハイアット、ムハマド・アフザル・シャダブ、ショーン・P・S・ギュリック、ティモシー・A. ジュードとマーク A. ヘッセン州、2023 年 9 月 9 日、 イカロス。
土井: 10.1016/j.icarus.2023.115774

研究に資金提供されたのは、 NASAテキサス大学地球物理研究所とテキサス大学惑星居住センター。