アルカディア中庭

アルカディア四角形

火星探査機レーザー高度計(MOLA) データによるアルカディア四角形の地図。最高標高は赤、最低標高は青です。
座標	47°30′N 90°00′W / 47.5°N 90°W / 47.5; -90

アルカディア四角形は、米国地質調査所(USGS) の天体地質学研究プログラムが使用する火星の四角形地図 30 枚のうちの 1 つです。四角形は火星の西半球の北中部に位置し、東経 240 度から 300 度 (西経 60 度から 120 度)、北緯 30 度から 65 度をカバーしています。四角形は、公称縮尺 1:5,000,000 (1:5M) のランベルト正角円錐図法を使用しています。アルカディア四角形は、MC-3 (Mars Chart-3) とも呼ばれます。^[1] この名前は、ギリシャ南部の山岳地帯に由来しています。1958 年に IAU によって採用されました。^[2]

アルカディア四角形の南と北の境界は、それぞれおよそ3,065 kmと1,500 kmの幅です。南北の距離は約2,050 km（グリーンランドの長さよりわずかに短い）です。^[3]この四角形はおよそ490万平方kmの面積をカバーしており、これは火星の表面積の3％強に相当します。^[4]テンペ・テラ と呼ばれる地域は、アルカディア四角形内にあります。

この四角形で発見されたいくつかの特徴は興味深いものですが、特に、比較的最近の液体の水の流れによって生じたと考えられる溝があります。 暗い斜面の筋や砂塵旋風の跡は印象的な外観を呈することがあります。

アルカディアは、火星の北緯45度、東経260度に位置する望遠鏡によるアルベド地形の名前です。この地形はギリシャ南部の山岳地帯にちなんで名付けられました。 ^{[5]この名前は1958年に}国際天文学連合（IAU） によって承認されました。^[6]

この四角形には、太陽系で最大の火山（面積と体積で）であるアルバ・パテラ、マレオティス・フォッサエ、テンペ、そしてアラスカほどの大きさの古代の地殻の高度に破砕されたブロックであるテンペ・テラが含まれています。

大きなトラフ（細長い窪み）は、火星の地理用語ではフォッサと呼ばれます。この用語はラテン語の第1変化名詞に由来しており、したがってfossaは単数形でfossaeは複数形です。^[7]これらのトラフは、地殻が引き伸ばされて壊れると形成されます。引き伸ばされる原因は、近くの火山の大きな重量である可能性があります。フォッサ/ピットクレーターは、タルシス火山系とエリシウム火山系の火山の近くでよく見られます。^[8] トラフには2つの破断点があり、中央部分が下がって側面に沿って急な崖が残ることがよくあります。このようなトラフはグラベンと呼ばれます。^[9] ニューヨーク州北部のジョージ湖は、グラベンにある湖です。ピットクレーターは、グラベンと関連付けられることがよくあります。ピットクレーターには、衝突クレーターのように周囲に縁や噴出物がありません。研究によると、火星の断層の深さは5kmにも達する可能性がある。つまり、岩の割れ目は5km下まで達する。さらに、亀裂や断層は広がったり膨張したりすることがある。この広がりにより、比較的大きな体積の空隙が形成される。表面の物質が空隙に滑り込むと、ピット・クレーターまたはピット・クレーター・チェーンが形成される。火星では、個々のピット・クレーターが結合してチェーンを形成したり、時には波型の谷を形成したりすることがある。^[10] 窩やピット・クレーターの形成については、他の考えも提案されている。それらがマグマの岩脈に関連しているという証拠がある。マグマは表面の下を移動し、岩を破壊し、さらに重要なことに、氷を溶かす可能性がある。その結果、表面に亀裂が形成される。ピット・クレーターは地球では一般的ではない。 地面が穴に陥没するシンクホール（町の真ん中にある場合もある）は、火星のピット・クレーターに似ている。地球上では、これらの穴は石灰岩が溶解して空洞が生じることによって生じます。 ^{[10] [11] [12]}

ピットクレーターと溝の位置と形成メカニズムに関する知識は、火星の将来の植民地化にとって重要です。なぜなら、それらは水の貯蔵庫である可能性があるからです。^[13] アルカディア四角形には多くの地溝が見つかります。下の写真はアルカディアの地溝の例です。

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  THEMISが捉えたアルバ・パテラ近くのグラベン。 グラベンとカテナは、どちらも断層によって生じた崩壊地形です。地殻が引き伸ばされると断層が形成され、引き伸ばされたことでできた空隙に物質が落ち込みます。 ウラニウス・トゥルス(上部) とケラウニウス・トゥルス(最大)の火山が、アルバ・パテラの下と右側の広域ビューで見えます。
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  さまざまな方向からの力によって、この地溝複合体が形成されました。写真は THEMIS によって撮影されました。
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  まっすぐな溝は、地溝として分類される溝です。湾曲した溝が、この溝から溶岩や水を運んだ可能性があります。HiWishプログラムの HiRISE で撮影された写真です。
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  HiWish プログラムの HiRISE で見られる、穴の列。窩は、穴の列から始まることが多いようです。
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  HiWish プログラムで HiRISE が観察した谷 (窩)
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影したトラフ (フォッサ)。トラフによってクレーターの一部が切り取られているようです。
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  HiWish プログラムで HiRISE が見た谷から来るチャネル
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  壁には暗い斜面の筋があり、床には横向きの風成尾根がある谷。中央の色の帯の幅は約 1 km です。

アルカディア四角形を含む火星の多くの地域では、巨大な砂嵐が起こります。火星の表面のほとんどは、薄くて明るい細かい塵で覆われています。砂嵐が通過すると、その層が吹き飛ばされ、その下の暗い表面が露出します。砂嵐は地上からも軌道上からも観測されています。砂嵐は火星の2台の探査車の太陽電池パネルから塵を吹き飛ばし、それらの寿命を大幅に延ばしました。^[14] 双子の探査車は3か月間持続するように設計されていましたが、実際には6年以上持続しました。最初の探査車であるスピリットは、 2010年3月に最後に消息が途絶えました。オポチュニティは14年以上にわたって火星の探査を続け、2018年8月にミッションを終了しました。軌跡のパターンは数か月ごとに変化することが示されました。^[15]

火星の多くの場所では、クレーターの壁のような急斜面に暗い筋が見られます。最も新しい筋は暗いようですが、年月とともに明るくなります。多くの場合、それらは小さな狭い点として始まり、広がって数百メートルにわたって下り坂に伸びます。それらは、岩などの障害物を迂回するのが確認されています。 ^[16] 筋を説明するためにいくつかのアイデアが提唱されています。いくつかは水や生物の成長に関係しています。^{[17] [18] [19] [20]} それらは塵の雪崩を表しているというのが最も一般的に受け入れられています。筋は塵で覆われた領域に現れます。薄い塵の層が取り除かれると、その下の表面は暗くなります。火星の表面の大部分は塵で覆われています。細かい塵は大気から降りてきてすべてを覆います。火星探査車の太陽電池パネルが塵で覆われ、電気エネルギーが減少するため、この塵については多くのことが分かっています。ローバーの電力は、風の形で砂塵旋風の形で何度も回復し、パネルを清掃して電力を増強してきました。^[21] 砂塵嵐は、特に南半球で春が始まると頻繁に発生します。その頃、火星は太陽に40％近づいています。火星の軌道は地球の軌道よりもはるかに楕円形です。太陽から最も遠い点と太陽に最も近い点の差は、火星では非常に大きいですが、地球の場合はわずかです。また、数年に1回、惑星全体が地球規模の砂塵嵐に巻き込まれます。NASAのマリナー9号が到着したとき、砂塵嵐で何も見えませんでした。^{[22] [23] [ページが必要]}それ以来、他の地球規模の砂塵嵐も観測されています。

2012年1月にIcarus誌に発表された研究によると、暗い筋は超音速で移動する隕石からの爆風によって生じたことが判明した。科学者チームは、アリゾナ大学の学部生であるケイラン・バーレイ氏が率いた。5つの新しいクレーター群の衝突地点の周囲にある約65,000本の暗い筋を数えた後、パターンが浮かび上がった。衝突地点に近いほど、筋の数が最も多かった。したがって、何らかの形で衝突が筋を引き起こした可能性が高い。また、筋の分布は、衝突地点から2本の翼が伸びたパターンを形成していた。湾曲した翼はシミター、つまり曲がったナイフに似ていた。このパターンは、隕石群からの爆風の相互作用によって塵が十分に振り払われ、塵なだれが発生して多くの暗い筋が形成されたことを示唆している。当初は衝突による地面の揺れが塵のなだれを引き起こしたと考えられていたが、もしそうだとしたら、暗い筋は曲線状に集中するのではなく、衝突の周囲に対称的に並んでいたはずだ。^{[24] [25]暗い筋は、} HiRISEが撮影したトラクタス・カテナ の下の画像で見ることができる。

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  HiWish プログラムの HiRISE で撮影された暗い斜面の筋
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  谷壁の暗い斜面の縞模様の広い眺め。
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  HiWish プログラムの HiRISE が捉えた、トラフの壁面にある暗い斜面の縞模様のクローズアップ画像。画像の幅は約 1 km です。

アルカディア四角形は、最近の水の流れによるものと思われるガリーの位置です。ガリーは急斜面、特にクレーターの壁で発生します。ガリーはクレーターがほとんどないかまったくないため、比較的新しいと考えられています。さらに、ガリーは砂丘の上にあるため、砂丘自体もかなり新しいと考えられています。通常、各ガリーにはアルコーブ、チャネル、エプロンがあります。ガリーはすべての方向に面した斜面で発生することがわかっている研究もありますが、^[26]他の研究では、ガリーの多くは極に面した斜面、特に南緯 30 度から 44 度に多く見られることがわかりました。^[27]

これらを説明するために多くのアイデアが提唱されているが、^[28]最も有力なのは、帯水層から液体の水が流れ出したり、古い氷河の底で溶けたり、気候が温暖だったときに地中の氷が溶けたりしたというものである。^{[29] [30]}液体の水がこれらの形成に関与しており、非常に若い可能性があるため、一部の科学者は過去の生命の痕跡を探すためにこれらの峡谷に目を向けている。

これら 3 つの理論すべてに証拠がある。溝の窪みのほとんどは、帯水層に予想されるのと同じレベルにある。さまざまな測定と計算により、溝が始まる通常の深さの帯水層に液体の水が存在する可能性があることが示されている。^[29]このモデルの 1 つのバリエーションは、上昇する高温のマグマが地中の氷を溶かし、帯水層に水を流した可能性があるというものである。帯水層は、水が流れることができる層である。多孔質の砂岩でできている可能性がある。帯水層層は、水が下がらないようにする別の層の上に位置している (地質学用語では不浸透性と呼ばれる)。帯水層の水は下がらないようにされているため、閉じ込められた水が流れる唯一の方向は水平方向である。最終的には、帯水層がクレーターの壁のような破断点に達すると、水が地表に流れ出る可能性がある。結果として生じる水の流れは壁を侵食して溝を形成する可能性がある。^[31]帯水層は地球上で非常に一般的である。良い例はユタ州ザイオン国立公園 の「ウィーピングロック」です。^[32]

次の理論については、火星の表面の大部分は、氷と塵の混合物であると考えられている厚くて滑らかなマントルで覆われています。^{[33] [34] [35]}この数ヤードの厚さの氷を多く含んだマントルは、陸地を滑らかにしていますが、場所によってはバスケットボールの表面のような凹凸があります。マントルは氷河のようなもので、特定の条件下では、マントルに混ざっている氷が溶けて斜面を流れ落ち、溝を作る可能性があります。^{[36] [37]このマントルにはクレーターがほとんどないため、マントルは比較的若いです。このマントルの優れた画像は、} HiRISE が撮影したプトレマイオスクレーターリムの写真の下に表示されます。^[38] 氷を多く含んだマントルは、気候変動の結果である可能性があります。^[39]火星の軌道と傾きの変化は、極地からテキサス州に相当する緯度に至るまで、水氷の分布に大きな変化を引き起こします。特定の気候期間中、水蒸気は極地の氷から大気圏に入る。低緯度では、水は霜や雪の堆積物として地面に戻り、塵とたっぷり混じる。火星の大気には大量の微細な塵粒子が含まれている。水蒸気は粒子上で凝結し、その後、水のコーティングによる追加の重量により地面に落ちる。火星が最も傾いているとき、最大2cmの氷が夏の氷冠から取り除かれ、中緯度に堆積する可能性がある。この水の動きは数千年続き、最大で約10メートルの厚さの雪の層を形成する可能性がある。^{[40] [41]}マントル層の上部の氷が大気圏に戻ると、塵が残り、残りの氷を断熱する。^[42] 峡谷の高度と傾斜の測定は、積雪または氷河が峡谷に関連しているという考えを裏付けている。より急な斜面にはより多くの日陰があり、雪が保たれるだろう。^[27] 標高が高いほど、氷は薄い空気の中でより多く昇華する傾向があるため、峡谷ははるかに少なくなります。^[43]

3 番目の理論は、気候変動によって地中の氷が溶けて溝が形成される可能性があるので、あり得るかもしれない。気候が温暖な場合、地表から数メートルが解けて、グリーンランド東海岸で見られるような「土石流」が発生する可能性がある。^[44]溝は急斜面で発生するため、土粒子のせん断強度がわずかに低下するだけで、流れが始まる。溶けた地中の氷から少量の液体水が流れ出せば十分かもしれない。^{[45] [46]} 計算によると、現在の状況でも、火星の 1 年間に 50 日間、毎日 3 分の 1 mm の流出水が発生する可能性がある。^[47]

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  HiWish プログラムで撮影されたこの HiRISE 画像には、さまざまなレベルで発生するさまざまな溝が写っています。
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  前の画像の一部を拡大したこの画像には、溝沿いの段丘が写っています。段丘は、新しい溝が古い表面を切り開いたときに形成されました。つまり、溝は一度きりの出来事でできたのではありません。この場所には、水が複数回流れたに違いありません。
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  クレーター内の溝。いくつかはまだ新しいようですが、他の溝はよく発達しています。写真は HiWish プログラムのもと、HiRISE によって撮影されました。
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した丘の上の溝
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した、ノーステンペ テラのメサ壁に沿った峡谷
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影したガリー エプロンのクローズ アップ画像。これは前の画像の拡大画像であることに注意してください。

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  HiWish プログラムの HiRISE が捉えた峡谷の広い眺め
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した峡谷のクローズアップ画像
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  HiWish プログラムの HiRISE で見た、溝の窪みのクローズ アップ ビュー。ポリゴンが見えます。
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  HiWish プログラムの HiRISE で見た溝のクローズアップ画像。溝の溝に流線型の特徴が見えます。

火星の表面の大部分は、氷と塵の混合物であると考えられる厚くて滑らかなマントルで覆われています。数ヤードの厚さのこの氷を多く含むマントルは、表面を非常に滑らかに見せます。このマントルにはクレーターがほとんどないため、マントルは比較的若いと言えます。

火星の軌道と傾斜の変化により、極地からテキサスと同緯度までの水氷の分布に大きな変化が生じます。特定の気候期間には、水蒸気が極地の氷から大気圏に入ります。低緯度では、水は霜や雪の堆積物として地面に戻り、ほこりと混ざります。火星の大気には、微細なほこり粒子が大量に含まれています。水蒸気は粒子上で凝縮し、水の重量によって粒子は地面に落ちます。マントル層の上部の氷が大気圏に戻ると、ほこりが残り、それが残りの氷を断熱します。^[48]

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  HiWish プログラムの HiRISE で撮影されたマントルのクローズアップ画像

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  HiWish プログラムの HiRISE で撮影されたマントルのクローズアップ画像

氷河は、現在または最近流れている氷の塊として大まかに定義され、現代の火星表面の広いが限られた地域に存在すると考えられており、過去にはより広範囲に分布していたと推測されています。^{[49] [23] [要ページ]}粘性流特徴として知られる表面の葉状の凸状特徴と、非ニュートン流の特徴を示す葉状のデブリエプロンは、現在ではほぼ満場一致で真の氷河と見なされています。^{[49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57]}

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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した氷河
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  斜面に沿った葉状の岩屑堆積物のエプロンの様子。葉状の岩屑堆積物は、岩屑の層で覆われた氷河であると考えられています。画像はアルカディア四角形にあります。
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影したエスカー。エスカーは、氷河の下を小川が流れるときに形成されます。
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した、マウンドの周りの葉状デブリ エプロン (LDA)

火星の多くの場所には、さまざまな大きさの水路が見られます。これらの水路の多くは、おそらく一時期水を運んでいたのでしょう。火星の気候は、過去には表面を水が流れるような気候だったのかもしれません。火星の2つの小さな衛星は、月が地球を安定させる重力を持っていないため、火星の傾きや黄道傾斜角が大きく変化することが多く、時には80度を超えることさえあることが以前から知られています^{[58] [59]。}

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  ペレペルキン、CTX カメラ (火星探査機搭載)が撮影
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  CTX カメラ (火星探査機搭載) が捉えたチャネルとマントル。チャネルはマントルが消失した場所で露出しています。マントルは特定の気候のときに空から落ちてきます。注: これはペレペルキン クレーターの以前の画像の拡大です。
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した水路。小川は丘陵地帯を侵食してできたようです。
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した水路。矢印は、おそらく流水によって浸食されたクレーターを指しています。
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  HiWish プログラムの HiRISE が見た、谷を越えたチャネル
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  HiWish プログラムで HiRISE が見たチャンネル
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  HiWish プログラムの HiRISE が見た水路。場所によっては水路が消えて再び現れるようです。水はおそらく地下を流れていたのでしょう。
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  大小のチャンネルのグループ

斜面、特にクレーターの壁に沿った傾斜した地層は、かつては広く分布していたが、ほとんどが浸食されて消失した物質の残骸であると考えられています。^[60]

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  HiWish プログラムの HiRISE で見た、傾斜した層状構造を含む斜面の広域画像
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  HiWish プログラムの HiRISE で確認された、傾斜した層状地形を含む斜面のクローズアップ画像。注: これは前の画像の拡大です。

線状の尾根網は火星のクレーター内やその周囲のさまざまな場所で発見されている。 ^[61] これらの地形は「多角形の尾根網」、「箱形の尾根」、「網状の尾根」とも呼ばれている。 ^[62] 尾根は、格子状に交差する直線状の部分として現れることが多い。長さは数百メートル、高さは数十メートル、幅は数メートルである。衝突により表面に亀裂が生じ、後にこの亀裂が流体の通路として機能したと考えられている。流体が構造物を固めた。時が経つにつれ、周囲の物質が浸食され、硬い尾根が残った。 ^[63]

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  HiWish プログラムの HiRISE から見た尾根ネットワークの広域図
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  HiWish プログラムの HiRISE が観測した尾根ネットワークのクローズアップ画像。矢印は小さくまっすぐな尾根を指しています。
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  HiWish プログラムの HiRISE が捉えた大小の尾根のクローズアップ画像
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  HiWish プログラムの HiRISE が捉えた大小の尾根のクローズアップ画像
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  尾根
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  尾根
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  尾根。地面に横方向の風成尾根がある水路も見えます。
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  尾根のクローズアップ

横風の尾根 (TAR) は火星の低地ではよく見られます。そのため、水路の位置を示すことができます。砂丘に似ていますが、色調は明るいです。火星の砂丘は非常に暗い色をしています。どのように形成されるのかはよくわかっていません。

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  HiRISE が HiWish プログラムを通じて観測した、横風成海嶺 (TAR) と尾根の広域図。黒い帯は機器の故障によるものです。
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  HiRISE の HiWish プログラムで観測された横風尾根 (TAR)。TAR は低地で見えます。
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  HiRISE が HiWish プログラムを通じて撮影した、横断風成山脈 (TAR) のクローズアップ画像
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  HiRISE が HiWish プログラムを通じて撮影した、横断風成山脈 (TAR) のクローズアップ画像

火星の多くの場所では、岩石が層状に並んでいます。岩石はさまざまな方法で層を形成します。火山、風、水などが層を形成します。^[64] 火星の多くの例を含む層構造の詳細な議論は、火星の堆積地質学に記載されています。^[65]

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  HiWish プログラムの HiRISE で見た層。場所はTe​​mpe Terraです。注: これは前の画像の拡大です。

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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した、上部付近の層が見えるクレーターの広域画像
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した、クレーターの頂上付近の地層のクローズアップ カラー画像
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  HiWish プログラムの HiRISE で見たトラフ内の層の広域画像
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した、トラフの壁にある地層と岩石のクローズアップ画像
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  HiWish プログラムの HiRISE で見た、トラフ内の層のクローズアップ カラー画像

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  主要な特徴がラベル付けされたアルカディア四角形の地図。この地域にはフォッサと呼ばれる大きな亀裂がいくつかあります。
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  バラバショフクレーターとその他の近くのクレーターの位置を示す地図
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  バラバショフクレーターのMOLAとCTX画像
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  HiWish プログラムの HiRISE が捉えた二重クレーター
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した、クレーターの底の浸食によって形成された空洞
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  HiWish プログラムの HiRISE で撮影された空洞のクローズアップ画像
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  クレーター、層、縞、くぼみの広い視野。HiWish プログラムで HiRISE で撮影された写真
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  リングモールドクレーター。リングモールドクレーターは、衝突物体に衝突された後の氷層の跳ね返りによって発生します。

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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した、溝と尾根のあるクレーター
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影したクレーター底の尾根
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影したクレーター底の尾根のクローズアップ画像。尾根が砕けて岩石になっているのが見えます。
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した溶岩流

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