火星の一般的な表面の特徴

火星の一般的な地表の特徴 としては、暗い斜面の筋、塵旋風の跡、砂丘、メデューサの窪地、溝状の地形、地層、谷、氷河、波状の地形、混沌とした地形、古代の川の痕跡、台座クレーター、脳状地形、環状クレーターなどが挙げられる。

古代の海岸線の証拠

最近の研究では、特に中国の祝栄探査車とそれを裏付ける軌道データから、火星の北部低地、特にユートピア平原に古代の海岸線が存在するという確固たる証拠が得られている。0.8 km の横断に沿って収集された地中レーダープロファイルは、深さ 9～35 m で 6°～20° (平均 ≈ 15°) の均一な傾斜を持つ 76 個の地下反射面を検出しており、これは地球の砂浜のフォアセット層理の角度とよく一致している。^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}

堆積物のテクスチャ分析によると、これらの層は南部高地から河川によって運ばれてきた砂サイズの粒子で構成されており、風や溶岩流ではなく、穏やかな波の作用によって再加工されたものであることが示されています。^{[ 3 ]}

クレーター数による年代測定と地層相関から、北極海の海進は約36.8億年前、海退と表層水の消失は約34.2億年前までに完了しており、後期ノアキアン期から前期ヘスペリアン期にかけて2億～3億年の安定した沿岸環境があったことが示唆される。^{[ 4 ]}

地球上の類似例では、波浪が卓越する条件下で海岸面の傾斜が4°～26°であることが示されており、火星の傾斜角と一致し、初期火星における沿岸堆積環境の解釈を裏付けている。^{[ 5 ]}

これらの発見は、近くのクリュセ平原にある15,000を超える粘土質の丘陵の軌道観測によって補完されている。これらは約40億年前に水によって侵食された古代高地の残骸であり、長期にわたる水による変質と海岸線の後退を記録した層状のフィロケイ酸塩を含む露頭を保存している。^{[ 6 ]}^{[ 7 ]}

これらの沿岸堆積物の層序、堆積学、年代学を総合すると、動的な波の影響を受けた火星の海岸と長期間存在した北極海の、これまでで最も強力な定量的証拠が確立される。このような環境は初期の微生物生命にとって最適な生息地であった可能性があり、将来の宇宙生物学的探査の優先ターゲットとなる。^{[ 8 ]}^{[ 9 ]}

斜面の筋

火星偵察オービターのHiRISEカメラによって、斜面筋と呼ばれる新しい現象が発見されました。これらの特徴はクレーターの壁やその他の斜面に現れ、細く、数百メートルもの長さがあります。筋は常に一点の発生源から始まり、1年ほどかけてゆっくりと成長することが観察されています。新しく形成された筋は暗い色をしていますが、時間が経つにつれて白くなります。原因は不明ですが、乾燥した塵の雪崩（最も有力な説）から塩水の浸透まで、さまざまな説があります。^[¹⁰^]

火星の様々な場所で見られる暗い斜面の筋の例を以下に示します。画像をクリックすると拡大表示されます。

火星探査機「マーズ・グローバル・サーベイヤー」が撮影した、アラビア四角形領域にあるティホンラヴォフ・クレーターの底面。画像をクリックすると、暗い斜面の筋や層を見ることができます。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、台地クレーターのキャップロックの下にあるいくつかの層と暗い斜面の筋のクローズアップ画像。
火星グローバルサーベイヤーが捉えた、ディアクリア四角形に見られる暗い筋模様。
HiRISEがHiWishプログラムの下で撮影した、層状構造と暗い斜面の筋。

繰り返し出現する傾斜線

斜面線状模様は、暖かい季節に伸びる斜面上の小さな暗い筋です。これらは液体の水の存在を示す証拠である可能性があります。^{[ 11 ]}^{[ 12 ]}^{[ 13 ]}^{[ 14 ]}

バイキング探査機が撮影した火星の円盤の画像。矢印は、続くHiRISE画像における繰り返し出現する傾斜線状構造の位置を示している。
コプラテス峡谷付近の地形を示すラベル付き地図。矢印は、後続のHiRISE画像における繰り返し出現する斜面線状構造の位置を示している。
HiWishプログラム下のHiRISEで撮影された、マリネリス峡谷の一部を広角で捉えた画像。枠内は、次の画像で拡大表示される、繰り返し出現する斜面線状構造の位置を示している。
HiRISEがHiWishプログラムで撮影した、繰り返し出現する斜面線状構造のクローズアップカラー画像。矢印は、繰り返し出現する斜面線状構造の一部を指し示している。扇状地は、過去の繰り返し出現する斜面線状構造によって形成された可能性がある。
斜面周期線は、斜面が最も温暖な時期に伸長する。赤道付近では、北半球の夏には北斜面で、南半球の夏には南斜面でRSL（反復斜面周期線）が伸長する。

砂塵の跡

火星の多くの地域では、巨大な塵旋風が通過します。火星の表面の大部分は、細かい明るい塵の薄い層で覆われています。塵旋風が通過すると、その層が吹き飛ばされ、下にある暗い表面が露出します。これらの塵旋風は、地上からも軌道上からも観測されています。火星のスピリットとオポチュニティ探査車のソーラーパネルから塵を吹き飛ばし、寿命を大幅に延ばしました。^{[ 15 ]}双子の探査車は3か月間稼働するように設計されていましたが、スピリットは6年77日間、オポチュニティは14年136日間稼働し続けました。走行跡のパターンは数か月ごとに変化することが示されています。^{[ 16 ]}

MOC公開ターゲットプログラムで観測された、巨大な塵旋風によって作られた大小の軌跡のパターン
HiRISEがHiWishプログラムの下で撮影した、砂塵旋風の軌跡
HiRISEが観測した、ノアキス四角形におけるラッセル・クレーターのダストデビルの変化。画像をクリックすると、わずか3ヶ月間のダストデビルの軌跡の変化をご覧いただけます。

レイヤー

火星の多くの場所では、岩石が層状に並んでいるのが見られます。岩石はさまざまな方法で層を形成します。火山、風、または水が層を形成することがあります。^{[ 17 ]} 地球では、岩石の層状構造の多くは、湖底に堆積した堆積物によって形成されます。火星の多くの例を含む層状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。^{[ 18 ]}層は地下水の作用によって硬化することがあります。火星の地下水はおそらく数百キロメートル移動し、その過程で通過した岩石から多くの鉱物を溶解しました。地下水が堆積物を含む低地で地表に現れると、水は薄い大気中で蒸発し、鉱物が堆積物および/またはセメント剤として残ります。その結果、塵の層はセメントで固められているため、後に容易に侵食されることはありません。

HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、ダニエルソン・クレーターの底にある層状の丘。
HiRISEがHiWishプログラムで撮影した、ダニエルソン・クレーターの底にある層と暗い塵のクローズアップカラー画像。

火星偵察オービターに搭載されたCTXカメラで撮影された、フィルソフ・クレーター南部の地層をクローズアップした画像。
HiRISEのHiWishプログラムで撮影されたフィルソフ・クレーターの層。注：この画像領域は、CTXカメラ（火星偵察オービター搭載）で撮影されたフィルソフ・クレーターの層を示す前の画像にも含まれています。
HiRISEが撮影したフィルソフ・クレーターの地層のクローズアップ。注：これは、以前のフィルソフ・クレーターの画像を拡大したものです。
HiRISEがHiWishプログラムで撮影した、フィルソフ・クレーターの断層と地層。矢印は断層の位置を示しています。
HiRISEがHiWishプログラムで撮影した、地層の広角画像。枠線は次の画像の位置を示しています。画像の暗い部分は、平坦な場所に堆積した暗い玄武岩質の砂です。
前の画像を拡大したもので、断層と地層が示されています。この画像は、HiWishプログラムを使用してHiRISEで撮影されました。
フィルソフ・クレーターの地層。枠で囲まれた部分はサッカー場ほどの大きさを示している。この写真はHiRISEがHiWishプログラムの一環として撮影したものである。
HiRISEがHiWishプログラムで撮影した、フィルソフ・クレーターの地層と断層。矢印は大きな断層を示しているが、他にも小さな断層が写っている。

HiRISEがHiWishプログラムで撮影した、クレーター底にある明るい色のビュート。矢印は明るい色の物質の露頭を示しています。この明るい色の物質は硫酸塩を豊富に含み、スピリットローバーが調査した物質と類似しており、かつてはクレーター底全体を覆っていたと考えられます。下の他の画像は、ビュートの拡大図です。場所はマルガリティファー・シヌス四角形です。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した白い岩山の拡大図。枠内はサッカー場ほどの大きさを示している。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、白い岩山の頂上付近のクローズアップ画像。枠内にはサッカー場ほどの大きさが示されています。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した白い岩山の頂上。枠内はサッカー場の大きさを示している。

HiWishプログラムの下でHiRISEが撮影した、層状地形の広角画像。場所はアイオリス四角形のゲール・クレーターの北東。
HiWishプログラム下のHiRISEで撮影された、層状構造を持つ塚のクローズアップ画像。注：これは前の画像を拡大したものです。
HiWishプログラムの下でHiRISEが撮影した、メムノニア四角形にあるマンガラ・ヴァレスのビュート群の麓に露出した地層。矢印は、窪みに収まっている巨石を指している。これらの窪みは、風、巨石の熱による地中の氷の融解、あるいはその他の過程によって形成された可能性がある。
HiRISEがHiWishプログラムで撮影した、台座クレーターのキャップロック下の地層。台座クレーターは、はるかに大きなティホンラヴォフ・クレーターの中に位置している。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、クロメリン・クレーター内のビュート。場所はオキシア・パルス四角形。
HiWishプログラムによるHiRISE観測で捉えられたクロメリン・クレーターの地層。場所はオキシア・パルス四角形。
HiRISEのHiWishプログラムで撮影されたクロメリン・クレーターの地層。矢印は断層を示す。位置はオキシア・パルス四角形。

HiWish プログラムによる HiRISE の観測で確認された、ガレクレーターで岩塊に砕け散る地層。場所はアルギレ四角形。
HiWish プログラムの下で HiRISE が撮影したガレクレーターの層と溝。場所はアルギレ四角形です。
HiWish プログラムの下で HiRISE が撮影した、ガレクレーターの丘の層のクローズアップ。場所はアルギレ四角形です。

HiWishプログラムによるHiRISEで撮影された地層のクローズアップ画像。少なくとも1つの地層は明るい色調で、含水鉱物を示している可能性がある。場所はアラビア四角形。

HiRISEがHiWishプログラムの下で撮影した、クレーター内の地層を広角で捉えた画像。この画像の一部は、続く他の画像で拡大表示されています。
HiWishプログラム下のHiRISEで見たレイヤーのクローズアップ画像。ボックスはサッカー場ほどの大きさを示している。
HiWishプログラム下のHiRISEで見たレイヤーのクローズアップ画像。ボックスはサッカー場ほどの大きさを示している。
HiWishプログラム下のHiRISEで見たレイヤーのクローズアップ画像。ボックスはサッカー場ほどの大きさを示している。
HiWishプログラムの下でHiRISEが捉えたレイヤーのクローズアップ画像
HiWishプログラムの下でHiRISEが捉えたレイヤーのクローズアップ画像

HiRISEがHiWishプログラムの下で撮影した、レイヤーの広角ビュー
HiWishプログラムの下でHiRISEが捉えた層のクローズアップ画像。尾根が層を直角に横切っている。
HiWishプログラムの下でHiRISEが捉えた層のクローズアップ画像。尾根が層を直角に横切っている。

氷冠の層構造

HiWishプログラムの下でHiRISEによって観測された、北極氷冠の傾斜不整合面を持つ層。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、北極氷冠の層構造のクローズアップカラー画像。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、北極の氷冠に露出した地層。

砂丘

火星には砂丘が数多く存在する。北極冠の大部分は、風成砂丘地帯からなるエルグ（または砂の海）^[¹⁹^{]で囲まれている。}^[²⁰^]砂丘は、初秋に形成され晩春まで残る季節的な二酸化炭素の霜で覆われている。^[²⁰^]火星の砂丘の多くは地球の砂丘によく似ているが、火星偵察オービターの高解像度撮像科学実験装置で取得された画像では、北極域の火星の砂丘は、地球では見られない季節的なCO2昇華によって引き起こされる粒状流によって変化していることが示されている。^[²¹^]_{多くの砂丘は、暗い火山岩である玄武岩に由来するため黒色である。火星で見られるような地球外の砂の海は、}ラテン語で波を意味する「undae」に由来する。

ノアキスにある暗い斑点を形成する、おそらく玄武岩でできた暗い砂丘。マーズ・グローバル・サーベイヤーによる画像。
HiRISEから撮影したノアキスの砂丘の広角写真。
前の画像に写っていた砂丘をHiRISEで拡大した画像。砂が岩をほとんど覆っていない様子がわかる。
HiRISEがHiWishプログラムの一環として撮影した、クレーターの間に広がる砂丘。これらの砂丘の中には、バルハンと呼ばれる地形も含まれている。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、2つのクレーターにある砂丘。
HiRISEがHiWishプログラムで撮影した、火口底の砂丘。そのほとんどはバルハン砂丘である。枠内は次の画像の位置を示す。
HiRISEがHiWishプログラムで撮影した、火口底の砂丘。そのほとんどはバルハン砂丘である。注：これは前の画像の中央部分を拡大したものである。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した砂丘。場所はエリダニア四角形エリア。

HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、砂丘地帯の広角写真。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した砂丘のクローズアップ。白樺の砂丘にはラベルが付けられている。

溝

火星のガリーは、火星に存在する、狭い水路とそれに伴う斜面下の堆積物からなる、小さく刻まれたネットワークです。地球のガリーに似ていることからその名が付けられました。火星グローバルサーベイヤーの画像で初めて発見されたガリーは、急斜面、特にクレーターの壁面に存在します。通常、各ガリーの先端には樹枝状の窪みがあり、基部には扇形のエプロンがあり、その2つを結ぶ1本の刻まれた水路があり、ガリー全体が砂時計のような形をしています。^[²²^]クレーターがほとんど、あるいは全くないことから、比較的若いと考えられています。

その形状、様相、位置、そして水氷が豊富だと考えられる地形との明らかな相互作用に基づき、多くの研究者は、これらの谷を削る過程には液体の水が関わっていると考えてきた。しかし、これは現在も活発な研究対象となっている。

窪み、水路、エプロンなど、完全な谷を構成する要素を備えた谷。HiWishプログラムの一環としてHiRISEを使用して撮影。
HiWish プログラムの下で HiRISE が撮影した、テラシレヌムのクレーターにかつての氷河の遺跡がある渓谷。場所はパエトンティスの四角形です。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、ニュートン・クレーター付近の谷。場所はファエトンティス四角形地域。
HiWish プログラムの下で HiRISE が撮影した、テラ・シレヌムのクレーター内の渓谷。場所はパエトンティスの四角形です。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、複数の水路と模様のある地面が写った谷のクローズアップ写真。場所はファエトンティス四角形地域。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、タウマシア四角形地域にある一連の渓谷。
前の画像の一部を拡大したもので、大きな谷の中に小さな谷がいくつも写っている。これらの谷には、おそらく複数回水が流れたのだろう。
HiRISEがHiWishプログラムの下で撮影した、谷と大量の土砂流。次の画像では谷が拡大されている。場所はバンベルク・クレーター。
HiRISEがHiWishプログラムで撮影した、クレーター内の溝。場所はマレ・アシダリウム四角形エリア。
前の写真に写っていたクレーター内の溝のクローズアップ。HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した画像。
HiRISEがHiWishプログラムで撮影した、渓谷群の広角画像。なお、この画像の一部は、次の画像で拡大表示されています。場所はディアクリア四角形です。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、渓谷のクローズアップ画像。水路に見られる流線型の形状は、流水によって形成されたことを示唆している。場所はディアクリア四角形。

HiWishプログラムの下でHiRISEが撮影した、ファエトンティス四角形のクレーター内の溝。
HiWishプログラム下のHiRISEで撮影された、ファエトンティス四角領域にある前画像に写っていたクレーターの底面。環状のクレーターは、小惑星が氷の層に到達したことによって形成された。底面の窪みは、氷が地表から噴出した跡である可能性がある。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、クレーター内の溝。場所はエリダニア四角形エリア。
クレーター内の溝のクローズアップ。より大きな谷の中にある水路と、水路の湾曲が写っている。これらの特徴は、流水によって形成されたことを示唆している。注：これはHiWishプログラムによるHiRISEによる前の画像の拡大である。場所はエリダニア四角形。
分岐した水路と曲線を示す溝網のクローズアップ。これらの特徴は流体によって形成されたことを示唆している。注：これは、HiWish プログラムの下で HiRISE によって撮影された、クレーター内の溝の以前の広角画像を拡大したものである。場所はエリダニア四角形。
HiRISEがHiWishプログラムで撮影した、クレーター壁の2つのレベルに分かれた溝。2つのレベルに分かれている溝は、当初考えられていたように帯水層によって形成されたものではないことを示唆している。場所はファエトンティス四角形。
火星の谷の主要部分にラベルを付けた画像。火星の谷の主要部分は、窪み、水路、およびエプロンです。この谷にはクレーターがないため、比較的若い谷であると考えられています。この画像は、HiWish プログラムの下で HiRISE によって撮影されました。場所はファエトンティス四角形です。
クレーターのない谷底の縁をクローズアップした写真。つまり、非常に若い地形であることがわかる。場所はファエトンティス四角形。この写真はHiRISEがHiWishプログラムの一環として撮影した。
HiRISEがHiWishプログラムで撮影した、クレーターの壁にある溝。場所はマレ・アシダリウム四角形。
HiWishプログラム下のHiRISEで撮影した、渓谷の流路のクローズアップ画像です。この画像には、流路に沿って多くの流線型の地形といくつかの段丘が写っています。これらの特徴は、流水によって形成されたことを示唆しています。段丘は通常、水位が少し下がり、その水位でしばらく留まるときに形成されます。この画像はHiWishプログラム下のHiRISEで撮影されました。場所はマレ・アシダリウム四角形です。なお、これは以前の画像を拡大したものです。

HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、クレーター内の溝。
前の写真に写っていた谷の拡大図。水路はかなり湾曲している。谷の水路はしばしば湾曲しているため、流水によって形成されたと考えられていた。現在では、ドライアイスの塊によって形成された可能性も考えられている。この画像は、HiWishプログラムの一環としてHiRISEから提供されたものである。
HiRISEで観測された谷。谷の大きさは非常に小さいものから大きいものまで様々で、谷の形成過程における様々な段階を示していると考えられる。色付きの帯は約1kmの幅である。
小さな谷この谷は形成初期段階にある可能性がある。
HiRISEから見たガリー
渓谷の広角ビュー
谷間の窪みを間近に捉えた写真。写真の幅は約1km。
谷間の窪みを間近に捉えた写真。写真の幅は約1km。
渓谷の流路を間近に捉えた写真。写真の幅は約1kmです。

砂丘の溝

砂丘には溝が見られます。これらは、クレーターの壁など他の場所の溝とは多少異なります。砂丘の溝は、長い距離にわたって同じ幅を保ち、多くの場合、エプロンではなく、ただの窪みで終わっています。多くの場合、幅はわずか数メートルで、両側に盛り上がった土手があります。^{[ 23 ]}^{[ 24 ]}これらの溝の多くは、ラッセル（火星のクレーター）の砂丘で見られます。冬には砂丘にドライアイスが蓄積し、春になると暗い斑点が現れ、暗い色の筋が下り坂に伸びます。ドライアイスがなくなると、新しい溝が見えるようになります。これらの溝は、急斜面を滑り落ちるドライアイスの塊によって引き起こされたか、あるいはドライアイスによって砂が動き始めたことが原因かもしれません。^{[ 25 ]}火星の薄い大気では、ドライアイスは二酸化炭素を勢いよく放出します。^{[ 26 ]}^{[ 23 ]}

HiRISEで撮影したラッセル・クレーターの砂丘の広角写真。多くの狭い谷が見える。
HiRISEで撮影したラッセル・クレーターの谷の末端のクローズアップ。注：このようなタイプの谷は通常、エプロンで終わっていません。場所はノアキス四角形です。
HiRISEが撮影した、ラッセル・クレーターの谷の末端部のクローズアップ画像
HiRISEが撮影した、ラッセル・クレーターの谷の末端部のクローズアップカラー画像

メデューサの陥没穴の形成

メデューサフォッサ層は、火星の赤道に沿って約 1,000 kmにわたって広がる、柔らかく侵食されやすい堆積物です。この地形は、滑らかで緩やかに波打つ表面のように見えることもありますが、場所によっては風によって尾根や溝に削られています。^[²⁷^]レーダー画像では、この地域には極めて多孔質の岩石（例えば火山灰）か、火星の南極冠に蓄えられている量とほぼ同じ量の氷河のような氷の堆積物の深い層が存在する可能性があることが示唆されています。^[²⁸^]^[²⁹^]

メデューサフォッサ層の下部（メンバー）には、川の痕跡と考えられる多くの模様や形状が見られます。川が谷を形成し、それが埋め立てられ、鉱物の固結や粗い被覆層の集積によって浸食に強くなったと考えられています。これらの逆転した川床は、蛇行した尾根や隆起した曲線状地形と呼ばれることもあります。長さは1キロメートルほどになることもあります。高さは1メートルから10メートル以上まで様々で、狭いものの幅は10メートル未満です。^{[ 30 ]}

風によって地形の表面が侵食され、ヤルダンと呼ばれる一連の直線状の尾根が形成されました。これらの尾根は、一般的にそれらを形成した卓越風の方向を指しており、火星の風の侵食力を示しています。メデューサフォッサ地形が侵食されやすい性質は、それが弱く固められた粒子で構成されており、風で運ばれた塵や火山灰の堆積によって形成された可能性が高いことを示唆しています。地形の一部には層が見られます。ヤルダンの頂上にある耐性のあるキャップロックは、バイキング^{[ 31 ]} 、マーズ・グローバル・サーベイヤー^{[ 32 ]} 、およびHiRISEの写真^{[ 33 ]}で観測されています。この地域全体で衝突クレーターはほとんど見られないため、表面は比較的若いと考えられます^{[ 34 ] 。}

火星探査機マーズ・オデッセイのTHEMISで撮影されたメデューサ・フォッサ地形。ヤルダンと呼ばれる細長い地形に注目してください。
HiRISEがHiWishプログラムの一環として撮影した、様々なサイズのヤルダン。
HiRISEがHiWishプログラムの一環として撮影した、様々なサイズのヤルダン。
HiRISEがHiWishプログラムの一環として撮影した画像によると、ヤルダンは明るい色の物質で形成され、暗い色の火山性玄武岩の砂に囲まれている。
HiRISEがHiWishプログラムで撮影した、ヤルダンのクローズアップ画像。矢印は、砂丘の一種である横断風成尾根（TAR）を指しています。なお、これはHiRISEによる前の画像を拡大したものです。

ヤルダン

ヤルダンは火星の一部の地域、特にアマゾニス四角形のメデューサフォッサ層や赤道付近でよく見られます。^{[ 35 ]}これらは砂粒サイズの粒子に風が作用して形成されるため、形成されたときに風が吹いていた方向を指していることが多いです。^{[ 36 ]}衝突クレーターが非常に少ないため、比較的若いと考えられています。^{[ 34 ]}^{[ 37 ]}

HiWish プログラムの下で HiRISE が見たヤルダン場所はアマゾニス四辺形の Gordii Dorsum の近くです。これらのヤルダンは、メドゥーサエフォッサイ層の上部に位置します。
HiRISEがHiWishプログラムの下で撮影したヤルダン。場所はアマゾニス四角形内のゴルディ・ドルスム付近。注：これは前の画像の拡大版です。
HiRISEがHiWishプログラムの下で撮影したヤルダン。場所はアマゾニス四角形内のゴルディ・ドルスム付近。注：これは前の画像の拡大版です。

溝のある地形

フレッテッド地形は、火星の特定の地域に共通する地表の特徴の一種で、マリナー9号の画像で発見されました。これは2つの異なる地表の間にあります。火星の表面は2つの部分に分けられます。北半球の大部分を覆う低く若いクレーターのない平原と、南半球と北半球のごく一部を覆う高く古いクレーターの多い地域です。これら2つのゾーンの間にフレッテッド地形があり、崖、メサ、ビュート、直線壁と蛇行した峡谷が複雑に混在しています。フレッテッド地形には、滑らかで平坦な低地と急な崖があります。崖または断崖は通常1～2kmの高さです。この地域の水路は、広く平坦な底と急な壁を持っています。^{[ 38 ]}フレッテッド地形は、北緯30度から50度、西経270度から360度の間の北アラビアで最も一般的です。^{[ 39 ]}フレッチされた地形の一部は、Deuteronilus MensaeおよびProtonilus Mensaeと呼ばれます。

起伏の多い地形では、狭くまっすぐな谷から孤立したメサへと土地が移行しているように見える。ほとんどのメサは、さまざまな名前で呼ばれてきた地形（メサ周囲エプロン、デブリエプロン、岩石氷河、葉状デブリエプロン）に囲まれている。^{[ 40 ]}最初は地球上の岩石氷河に似ているように見えたが、科学者たちは確信が持てなかった。最終的に、火星偵察オービターによるレーダー調査でその真の性質が発見され、氷を断熱する薄い岩石層で覆われた純粋な水の氷が含まれていることが示された。^{[ 41 ]}^{[ 42 ]}^{[ 43 ]}^{[ 44 ]}^{[ 45 ]}^{[ 46 ]}

この地域には、メサ周辺の岩に覆われた氷河に加え、谷底に線状構造（尾根と溝）を持つ急峻な谷が数多く存在する。これらの谷底を構成する物質は、線状谷堆積物と呼ばれる。バイキング探査機が撮影した最も鮮明な画像の中には、谷堆積物の一部が地球上の高山氷河に似ているように見えるものもあった。この類似性から、一部の科学者は、これらの谷底の線状構造は、これらの峡谷や谷の中（あるいは谷を貫く）氷の流れによって形成されたのではないかと推測した。現在では、氷河の流れが線状構造の原因であるという見解が広く受け入れられている。

イスメニウス湖の起伏に富んだ地形。平坦な谷底と崖が見られる。マーズ・グローバル・サーベイヤー搭載のマーズ・オービター・カメラ（MOC）で撮影。
左側の写真は崖を拡大したものです。この写真は、火星探査機マーズ・グローバル・サーベイヤー（MGS）の高解像度カメラで撮影されました。
左の写真の矢印は、氷河によって削られたと思われる谷を指し示している。右の画像は、火星探査機マーズ・グローバル・サーベイヤーが撮影した画像で、その谷を大きく拡大したものである。
メサの広角画像（CTX画像）には、崖面と葉状堆積物エプロン（LDA）の位置が写っている。場所はイスメニウス・ラクス四角形エリア。
メサの以前のCTX画像の拡大図。この画像は、崖面とLDAの詳細を示しています。HiWishプログラムの下でHiRISEを使用して撮影されました。場所はイスメニウス湖四角形です。
HiRISEが捉えた、フレグラ・モンテスの葉状のデブリエプロン。このデブリエプロンはおそらく大部分が氷で、薄い岩石の破片で覆われているため、将来の火星入植者にとって水源となる可能性がある。画像はセブレニア四角形から撮影。スケールバーは長さ500メートル。
THEMIS衛星が捉えた、線状の堆積物が見られるレウル谷。画像はヘラス四角形領域内に位置する。画像をクリックすると、他の地形との位置関係が表示される。

広角CTX画像。メサとビュート、その周囲に葉状の堆積物エプロン、そして線状の谷底堆積物が写っている。場所はイスメニウス・ラクス四角図。
HiRISEがHiWishプログラムで撮影した、線状谷埋め土（LVF）のクローズアップ。注：これは以前のCTX画像の拡大です。

氷河

氷河は、現在または最近まで流れていた氷の塊として大まかに定義され、現代の火星表面の広範囲にわたる限られた領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る。^{[ 47 ]}^{[ 48 ]}

SHARADレーダーデータの分析により、研究者たちは火星の氷河は80％が純粋な氷であると結論付けた。^{[ 49 ]}^{[ 50 ]}^{[ 51 ]}^{[ 52 ]}

HiRISEがHiWishプログラムの一環として撮影した、谷を下っていく火星の氷河。

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CTXで撮影されたイスメニウス・ラクス四角形エリアのメサ。メサは複数の氷河によって侵食されている。次の2枚のHiRISE画像では、氷河の1つがより詳細に写っている。イスメニウス・ラクス四角形エリアからの画像。
HiWishプログラムによるHiRISEで撮影された氷河。長方形で囲まれた領域は次の写真で拡大表示されています。上部には積雪帯があります。氷河は谷を下って移動し、平原に広がっています。表面に見られる多くの線が、氷河の流れを示しています。場所はイスメニウス・ラクス四角形内のプロトニルス・メンサエです。
前の画像の長方形で囲まれた領域を拡大したもの。地球上では、この尾根は高山氷河の末端モレーンと呼ばれる。HiWishプログラムの下でHiRISEを使用して撮影。画像はイスメニウス・ラクス四角形からのもの。
HiRISEがHiWishプログラムで撮影した、谷から流れ出る氷河。場所はモルー火口の縁。場所はイスメニウス湖四角形。
HiWishプログラムによるHiRISE観測で捉えられた氷河と思われる。レーダー調査によると、ほぼ完全に純粋な氷で構成されている。右側の高台（メサ）から移動しているように見える。場所はイスメニウス・ラクス四角形。

CTXで観測された、メサ周辺の葉状デブリエプロン（LDA）。メサとLDAの位置関係がわかるようにラベルが付けられています。レーダー調査により、LDAには氷が含まれていることが判明しており、将来の火星入植者にとって重要なものとなる可能性があります。場所はイスメニウス・ラクス四角形です。

メサの広角CTX画像。葉状の堆積物エプロン（LDA）と線状の谷底堆積物が写っている。どちらも堆積物で覆われた氷河であると考えられている。場所はイスメニウス・ラクス四角形図。
前回のCTX画像で撮影されたメサの葉状堆積物エプロンのクローズアップ。画像には、開放型細胞脳地形と、より一般的な閉鎖型細胞脳地形が写っている。開放型細胞脳地形には氷の核が存在すると考えられている。この画像はHiWishプログラムによるHiRISEからのものである。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが観測した、谷に形成された線状の谷底堆積物。線状の谷底堆積物は、氷が堆積物で覆われた氷である。線状の谷底堆積物は、氷の移動を伴うため、一般的に氷河の一例と考えられている。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、谷にある線状谷流（LVF）のクローズアップ画像。線状谷流は、氷が堆積物で覆われた氷である。画像の幅は約1km。線状谷流は、氷の移動を伴うため、一般的に氷河の一例と考えられている。
HiRISEがHiWishプログラムで撮影した、谷にある線状谷流（LVF）のクローズアップ画像。線状谷流とは、氷が堆積物で覆われた氷のことです。線状谷流は、氷の移動を伴うため、一般的に氷河の一例と考えられています。
HiRISEがHiWishプログラムで撮影した、谷にある線状谷流（LVF）のクローズアップ画像。線状谷流とは、氷が堆積物で覆われた氷のことです。線状谷流は、氷の移動を伴うため、一般的に氷河の一例と考えられています。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが観測した、谷に形成された線状の谷底堆積物。線状の谷底堆積物は、氷が堆積物で覆われた氷である。線状の谷底堆積物は、氷の移動を伴うため、一般的に氷河の一例と考えられている。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、谷にある線状谷流（LVF）のクローズアップ画像。線状谷流は、氷が堆積物で覆われた氷である。画像の幅は約1km。線状谷流は、氷の移動を伴うため、一般的に氷河の一例と考えられている。

同心円状のクレーターを埋める

同心円状のクレーター充填物は、葉状のデブリエプロンや線状の谷充填物と同様に、氷を多く含んでいると考えられています。^{[ 53 ]}これらのクレーターのさまざまな地点での高さの正確な地形測定と、直径に基づいてクレーターの深さを計算すると、クレーターの 80% が主に氷で満たされていると考えられています。^{[ 54 ]}^{[ 55 ]}^{[ 56 ]}^{[ 57 ]}つまり、数百メートルの物質が氷で構成され、数十メートルの表面デブリがあると考えられます。^{[ 58 ]}^{[ 59 ]}氷は、以前の気候での降雪によってクレーターに蓄積されました。^{[ 60 ]}^{[ 61 ]}^{[ 62 ]}最近のモデリングでは、同心円状のクレーター充填物は、雪が堆積し、その後クレーターに移動するという多くのサイクルを経て発達すると示唆されています。クレーター内に入ると、日陰と塵が雪を保存します。雪は氷に変化します。多くの同心円状の線は、雪の蓄積の多くのサイクルによって形成されます。一般的に、軸傾斜が35度に達すると雪が蓄積します。^{[ 63 ]}

火星偵察オービター（MRO）搭載のCTXが撮影した、同心円状のクレーター充填物を示すクレーター。場所はファエトンティス四角形。
HiRISEがHiWishプログラムで撮影した同心円状クレーターの充填物のクローズアップ画像。注：これは、以前に撮影した同心円状クレーターの画像を拡大したものです。場所はファエトンティス四角形です。
火星偵察衛星CTXが撮影した、同心円状のクレーター充填物を持つクレーター。位置はカシウス四角形。
HiRISEのHiWishプログラムで撮影された、発達した窪地。場所はカシウス四角形。注：これはCTXで撮影された以前の画像を拡大したものです。

メサ

メサは地球と火星に広く分布しています。これらはかつて広大な面積を覆っていた地形であり、浸食によって大部分の物質が失われた後に残ったものです。頂上には「キャップロック」と呼ばれる岩盤があり、下層への浸食を防いでいます。地球上では、モニュメントバレーがこうした地形を見るために人々がよく訪れる場所です。

HiWish プログラムの一環として HiRISE から撮影された、ビュートとメサの広角ビュー。場所はエリジウム四角形です。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影したビュートとメサ。注：これは前の画像の拡大版です。
HiRISEがHiWishプログラムの一環として撮影したメサ群。注：これは以前の画像を拡大したものです。

HiRISEがHiWishプログラムの下で撮影したメサの層。場所はマレ・アシダリウム四角形です。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、メサの層構造のクローズアップ画像。

HiRISEがHiWishプログラムで撮影した、層状のビュートと小さなメサの広角写真。暗い斜面の筋がいくつか見られる。場所はアイオリス四角形。注：この画像の一部は、次の3枚の写真で拡大されている。
HiRISEがHiWishプログラムの下で撮影した、暗い斜面の筋が見られる層状のメサとマウンド。
HiRISEがHiWishプログラムで撮影した、暗い斜面の筋が入った層状の小さなメサのクローズアップ画像。枠はサッカー場ほどの大きさを示している。
HiRISEがHiWishプログラムの下で撮影した、ビュート（丘陵地帯）の層から剥がれ落ちる個々のブロックの非常に近い画像。ブロックは角張った形状をしている。枠はサッカー場の大きさを示している。

カオス地形

カオス地形は、大量の水の放出と関連していると考えられています。カオス地形は、水が地表から噴出したときに崩壊した可能性があります。火星の流出路は、一般的にカオス領域から始まります。カオス領域は、メサ、ビュート、丘が絡み合った地形であり、谷が刻まれており、場所によっては模様のように見えます。このカオス領域の一部は完全に崩壊しておらず、大きなメサとして残っているため、まだ水の氷が含まれている可能性があります。^{[ 64 ]}カオス地形は火星の多くの場所に存在し、常に何かが突然地面を乱したという強い印象を与えます。カオス領域ははるか昔に形成されました。クレーターの数を数え（特定の領域にクレーターが多いほど、地表が古いことを意味します）、谷と他の地質学的特徴との関係を研究することにより、科学者たちは、これらの水路が20億年から38億年前に形成されたと結論付けました。^{[ 65 ]}

THEMISが捉えたアウレウム・カオスの巨大な峡谷。この緯度では峡谷は珍しい。画像はマルガリティファー・シヌス四角図より。
THEMISから見たアラム・カオスの侵食。オキシア・パルス四角形内の画像。
THEMISが捉えた、アラムにある水源候補を示す岩塊。画像はオキシア・パルス四角形エリア内。
HiRISEで観測された、イオス・カオスの淡い色の層。
HiRISEから見たIster Chaos 。
HiRISEから見たイステル・カオスのクローズアップ。

THEMISによるHiRISE画像の広角画像。黒い枠はHiRISE画像の概略位置を示しています。この画像は、アウレウム・カオスと呼ばれる広大な領域の一部です。画像をクリックすると詳細が表示されます。
HiRISEがHiWishプログラムの一環として見たAureum Chaos 。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、前の画像のクローズアップ。小さな丸い点は岩塊です。

HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、オーロラカオスの壁の層構造の広角画像。
HiWishプログラム下のHiRISEで撮影された、前の画像からのレイヤーのクローズアップ。
HiWishプログラム下のHiRISEで見た、前の画像からのレイヤーのクローズアップ。枠はサッカー場の大きさを表しています。

上部平原ユニット

HiWishプログラムの下でHiRISEによって観測された、おそらく上部平野層の浸食によって形成された層状構造。
コロラド州レッドロックス公園にある層状地形。火星のものと起源は異なるが、形状は似ている。レッドロックス地域の地形は、山々の隆起によって形成された。レッドロックス公園は、そこで開催される数々のコンサートで有名である。

HiWish プログラムの下で HiRISE によって観測された、かつて広範囲に分布していたユニットが空から落下したと思われる層状構造。傾斜した層は火星の一部の地域でよく見られる。これらはマントル層の残骸である可能性がある。その起源に関する別のアイデアは、第 55 回 LPSC (2024 年) で国際的な研究者チームによって発表された。彼らは、これらの層は過去の氷床に由来すると示唆している。^{[ 66 ]}
HiRISEがHiWishプログラムの下で確認したレイヤード機能
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、クレーター内の層状構造。
HiWish プログラムの下で HiRISE によって観測されたクレーター内の層状構造。これらの構造は、テキサスで開催された会議で科学者グループによって説明されました。https ://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2025/pdf/1938.pdf Blanc. E., et al. 2025. 火星の傾斜した層状堆積物: 気候駆動型中緯度プロセスへの示唆。

火星の中緯度地域で、上部平原ユニットと呼ばれる厚さ 50 ～ 100 メートルのマントリングの残骸が発見された。最初に調査されたのはデウテロニルス・メンサエ地域だが、他の場所にも存在する。残骸は、クレーターやメサに沿って傾斜した層のセットで構成されている。^{[ 67 ]}傾斜した層のセットは、さまざまな大きさや形をしている可能性があり、中央アメリカのアステカのピラミッドに似ているものもある。その起源に関する別のアイデアは、第 55 回 LPSC (2024 年) で国際的な研究者チームによって発表された。彼らは、これらの層は過去の氷床に由来すると示唆している。^{[ 68 ]}

クレーター内に見られる層状構造は、かつてははるかに広い範囲を覆っていた層状地層の残骸である可能性が高い。この地層を構成する物質は、氷に覆われた塵として空から降ってきた。この写真は、HiWishプログラムの一環としてHiRISEによって撮影された。
HiRISEがHiWishプログラムの下で撮影した、メサの壁に沿って傾斜した地層の広角写真。場所はイスメニウス・ラクス四角形。
HiRISEがHiWishプログラムの下で撮影した、メサの壁に沿って傾斜した層のクローズアップ画像。場所はイスメニウス・ラクス四角形。

この地層は脳状地形へと変化していく。脳状地形とは、高さ3～5メートルの迷路状の尾根が連なる地域のことである。尾根の中には氷の核を持つものもあり、将来の入植者にとって水源となる可能性がある。

HiWish プログラムの下で HiRISE によって観察された脳の地形場所は、イスメニウスラクスの四角形です。
HiWishプログラムの下でHiRISEによって観測された、小さく層状になった構造。画像には脳の地形が形成されている様子も示されている。

上部平原ユニットの一部の領域には、縁が盛り上がった大きな亀裂や溝が見られます。このような領域は、リブ付き上部平原と呼ばれています。亀裂は、応力による小さな亀裂から始まったと考えられています。リブ付き上部平原は、デブリエプロンが集まる場所やデブリエプロンの端付近に多く見られるため、このような場所では圧縮応力が発生することから、応力が亀裂プロセスを開始したと考えられます。亀裂によってより多くの表面が露出し、その結果、物質中のより多くの氷が惑星の薄い大気に昇華します。最終的に、小さな亀裂は大きな峡谷や溝になります。小さな亀裂には、小さな穴や穴の連鎖が含まれていることがよくあります。これらは、地中の氷の昇華によるものと考えられています。^{[ 69 ]}^{[ 70 ]} 火星表面の広い領域は、数メートルの厚さの塵やその他の物質の層によって保護された氷で覆われています。しかし、亀裂が発生すると、新しい表面が氷を薄い大気に露出させます。^{[ 71 ]}^{[ 72 ]}短時間のうちに、氷は昇華と呼ばれる過程を経て、冷たく薄い大気中に消えていきます。ドライアイスは地球上でも同様の挙動を示します。火星では、フェニックス着陸機が氷の塊を発見し、それが数日で消えた際に昇華が観測されています。^{[ 73 ]}^{[ 74 ]}さらに、HiRISEは底に氷のある新しいクレーターを観測しました。しばらくすると、HiRISEは氷の堆積物が消えるのを観測しました。^{[ 75 ]}

拡大された「ドードー・ゴルディロックス」トレンチ内のダイサイズの明るい物質の塊は4日間かけて消え、露出後に昇華した氷で構成されていたことを示唆している。^{[ 74 ]}
氷の昇華を示す写真のカラー版。画像の右上隅の挿入図には、溝の左下隅が拡大されている。

上部平原ユニットは空から落ちてきたと考えられています。それは均等に落ちたかのように、さまざまな表面を覆っています。他のマントル堆積物の場合と同様に、上部平原ユニットは層状で、粒子が細かく、氷を豊富に含んでいます。それは広範囲に分布しており、点源があるようには見えません。火星のいくつかの地域の表面の外観は、このユニットがどのように劣化してきたかによるものです。それは葉状のデブリエプロンの表面外観の主な原因です。^{[ 70 ]} 上部平原マントルユニットと他のマントルユニットの層状構造は、惑星の気候の大きな変化によって引き起こされたと考えられています。モデルは、自転軸の傾斜角が地質学的時間を通じて現在の25度からおそらく80度以上に変化したと予測しています。傾斜角が大きい期間は、極冠の氷が再分配され、大気中の塵の量が変化します。^{[ 76 ]}^{[ 77 ]}^{[ 78 ]}

緯度に依存するマントル

火星の表面の大部分は、過去に何度も空から降り注いだ厚い氷を豊富に含むマントル層で覆われている。^{[ 79 ]}^{[ 80 ]}^{[ 81 ]}場所によっては、マントルの中に複数の層が見える。

HiRISEがHiWishプログラムの下で撮影した、マントル被覆の有無による地表の様子。場所はファエトンティス四角形のテラ・シレヌム。
HiWishプログラムによるHiRISEで観測されたマントル層。場所はエリダニア四角形。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影したマントルのクローズアップ画像。マントルは、過去の気候条件下で空から降り注いだ氷と塵で構成されている可能性がある。撮影場所はセブレニア四角形。
HiWishプログラムによるHiRISEの観測で明らかになった、ヘラス四角形にある層状の滑らかなマントル。
HiRISEがHiWishプログラムで撮影したマントルのクローズアップ画像。矢印は縁に沿って並ぶクレーターを示しており、マントルの厚さを強調している。場所はイスメニウス・ラクス四角形領域。
HiWish プログラムの下で HiRISE によって観測されたマントルの厚さを示すクローズアップビュー。場所はイスメニウス湖四角形です。

それは雪と氷で覆われた塵として降り注いだ。このマントルが氷に富んでいるという確かな証拠がある。多くの表面に共通する多角形の形状は、氷に富んだ土壌を示唆している。高レベルの水素（おそらく水由来）がマーズ・オデッセイで発見されている。^{[ 82 ]}^{[ 83 ]}^{[ 84 ]}^{[ 85 ]}^{[ 86 ]}軌道からの熱測定は氷を示唆している。^{[ 87 ]}^{[ 88 ]}フェニックス着陸機は多角形のフィールドに着陸し、着陸ロケットが純粋な氷の表面を露出させたため、水氷を直接発見した。^{[ 73 ]}^{[ 89 ]}理論では、数センチメートルの土壌の下に氷が見つかると予測されていた。このマントル層は、その出現が緯度に関係しているため、「緯度依存マントル」と呼ばれている。このマントルが割れて多角形の地面を形成する。氷に富んだ地面のこの割れは、物理的プロセスに基づいて予測されている。^{[ 90 ]}^{[ 91 ]}^{[ 92 ]}^{[ 93 ]}^{[ 94 ]}^{[ 95 ]}^{[ 96 ]}

多角形の模様の地面

火星の一部の地域では、多角形の模様のある地面が非常に一般的です。^{[ 97 ]}^{[ 98 ]}^{[ 99 ]}^{[ 100 ]}^{[ 95 ]}^{[ 101 ]}^{[ 102 ]}これは、地面からの氷の昇華によって引き起こされると一般的に考えられています。昇華とは、固体の氷が直接気体に変化することです。これは、地球上のドライアイスで起こることと似ています。火星で多角形の地面が見られる場所は、将来の入植者が水の氷を見つけることができる場所を示している可能性があります。模様のある地面は、気候が異なっていたときに空から落ちてきた、緯度依存マントルと呼ばれるマントル層で形成されます。 ^{[ 79 ]}^{[ 80 ]}^{[ 103 ]}^{[ 104 ]}

HiRISEがHiWishプログラムで表示した、矢印で示された高中心多角形。位置はカシウス四角形。画像はHiViewで拡大表示。
HiRISEがHiWishプログラムで表示した、低中心ポリゴンと高中心ポリゴンの両方でラベル付けされた波状の地形。場所はカシウス四角形。画像はHiViewで拡大。
HiRISEがHiWishプログラムで表示した高低中心多角形。位置はカシウス四角形。画像はHiViewで拡大表示。
HiRISEがHiWishプログラムで撮影した高中心多角形のクローズアップ。このビューでは多角形間の溝がはっきりと見える。場所はイスメニウス湖四角形。
HiRISE の HiWish プログラムで見た低い中心多角形。場所はカシウス四角形。HiView で画像を拡大。場所はカシウス四角形。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、氷河の末端部のクローズアップ画像。中央の高い多角形が見える。枠はサッカー場の大きさを表す。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、氷河付近の高地中心部の多角形のクローズアップ画像
HiRISEがHiWishプログラムの下で撮影した、氷河付近の高地中心部の多角形のクローズアップ画像。枠線はサッカー場の大きさを示しています。

HiWishプロジェクトの一環としてHiRISEが撮影した、複数の水路群の広角画像。拡大すると、表面の一部に模様のある地面が見える。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、模様のある地面。これは前の画像を拡大したものです。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影したリッジ。これは以前の画像のクローズアップです。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、模様のある地面のカラー画像（前の画像を拡大したもの）

波状の地形

波状の地形は、火星の中緯度、北緯45度から南緯60度の間に多く見られます。特に北半球のユートピア平原^{[ 105 ]}^{[ 106 ]}地域と南半球のペネウスとアンフィトリテス・パテラ^{[ 107 ]}^{[ 108 ]}地域で顕著です。このような地形は、波状の縁を持つ浅く縁のない窪地で構成されており、一般に「波状の窪地」または単に「波状」と呼ばれます。波状の窪地は孤立している場合もあれば、集まっている場合もあり、時には合体しているように見えることもあります。典型的な波状の窪地は、赤道に面した緩やかな斜面と、極に面した急な崖を示します。この地形の非対称性は、おそらく日射量の違いによるものです。波状の窪地は、おそらく間隙氷などの地下物質が昇華によって除去されることで形成されると考えられています。このプロセスは現在も進行中である可能性がある。^{[ 109 ]}

2016年11月22日、NASAは火星のユートピア平原地域で大量の地下氷を発見したと報告した。 ^{[ 110 ]}検出された水の量はスペリオル湖の水量に匹敵すると推定されている。^{[ 111 ]}^{[ 112 ]}この地域の氷水の量は、火星偵察オービターに搭載された SHARADと呼ばれる地中レーダー装置の測定に基づいている。SHARADから得られたデータから、「誘電率」、つまり誘電定数が決定された。誘電定数の値は、大量の氷水が存在することと一致していた。^{[ 113 ]}^{[ 114 ]}^{[ 115 ]}

HiRISEがHiWishプログラムの一環として撮影した、波状の地面。
HiRISEがHiWishプログラムで撮影した、波状の地面のクローズアップ画像。地表面は多角形に分割されており、このような形状は地面が凍結と融解を繰り返す場所でよく見られる。注：これは以前の画像を拡大したものである。
HiRISEがHiWishプログラムの一環として撮影した、波状の地面。
HiRISEがHiWishプログラムで撮影した、波状の地面のクローズアップ画像。地表面は多角形に分割されており、このような形状は地面が凍結と融解を繰り返す場所でよく見られる。注：これは以前の画像を拡大したものである。
HiRISEで観測されたホタテガイ形成の各段階。場所はヘラス四角形。

古代の川？

火星の川の谷にはかつて水が流れていたという証拠が数多くあります。軌道からの写真には、曲がりくねった谷、枝分かれした谷、さらには三日月湖のある蛇行が写っています。^{[ 116 ]}下の写真にはその一部が写っています。

HiRISEがHiWishプログラムの下で確認した、より大きなチャネル内のチャネル
CTXが撮影したアラビアの河川。この河川はかなりの距離にわたって蛇行し、支流もいくつかある。終点は窪地になっており、かつては湖だった可能性がある。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影したアラビアの運河。これは、CTXで撮影された以前の画像を拡大して、より広い視野を示したものです。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、スクウォドフスカ火口内の水路。
HiRISEがHiWishプログラムの下で撮影した、川の蛇行と分流の様子。こうした地形は通常、形成に長い時間を要します。したがって、この写真は、水が短時間の洪水ではなく、ある程度の期間にわたって流れていたことを示唆しています。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した三日月湖。
HiRISEがHiWishプログラムの一環として撮影した水路の様子。水路がところどころかなり険しい地形を切り裂いて流れているのが分かります。
HiRISEがHiWishプログラムの下で撮影した谷の様子
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、ニュートン・クレーターの底にある水路。
HiRISEがHiWishプログラムの下で確認した分岐チャネル。
HiRISEがHiWishプログラムの下で確認した分岐チャネル。
HiRISEがHiWishプログラムの下で撮影した、古い三日月湖と分水路を示す水路。場所はメムノニア四角形エリア。
HiRISEがHiWishプログラムの一環として撮影した水路。小川が丘を浸食してできたように見える。
HiRISEがHiWishプログラムの下で見たチャンネルの位置はセブレニア四角形です。

流線型の形状

流線型の形状は、火星に過去に水が流れていたことを示すさらなる証拠です。水が地形を流線型の形状に形作りました。これらの形状はおそらく大洪水によって形成されたものです。火星の一部は、地面が崩落して水が急速に噴出したように見えます。それぞれの形状の尖った部分は、水が流れた方向を示しています。

HiRISEがHiWishプログラムの下で見た合理化された機能の場所はメムノニア四角形です。

HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、アメンテス四角形の流線型形状の広角画像
HiRISEがHiWishプログラムの下で捉えた、流線型の形状のクローズアップ画像。矢印は、過去を流れる水の方向を示しています。
HiRISEがHiWishプログラムの下で撮影した、流線型の形状のクローズアップ画像
HiRISEがHiWishプログラムの下で撮影した、流線型の形状のクローズアップ画像
HiRISEがHiWishプログラムの下で撮影した、流線型の形状のクローズアップ画像
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、流線型の形状のクローズアップ画像
HiRISEがHiWishプログラムの下で見た流線型の形状。場所はエリシウム四角形です。

デルタ

デルタは、流水が大きな水域に流れ込み、流れが緩やかになったときに形成されます。流れが緩やかになると、水は堆積物を落とします。デルタが見つかることは、湖のような大きな水域が存在していた証拠となります。

CTXが撮影したホールデン・クレーターのデルタの広角写真
HiRISEがHiWishプログラムで撮影したデルタの一部。注：これは以前のCTX画像の一部です。
HiRISEがHiWishプログラムで表示し、HiViewで拡大した、前の画像のレイヤーを示す拡大図。

台座クレーター

台座クレーターは、クレーターの噴出物がその下の物質を侵食から守ることによって生じると考えられています。下の物質はおそらく氷を多く含んでいるため、これらのクレーターは地中に氷がどこに、どれくらい存在していたかを示しています。^{[ 117 ]}^{[ 118 ]}^{[ 119 ]}^{[ 120 ]}

HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、台座クレーター。最上層が下層の物質を侵食から守っている。
火星探査機「マーズ・グローバル・サーベイヤー（MGS）」がMOC（火星探査委員会）の公開探査プログラムの下で撮影した、アラビア半島のティホンラヴォフ・クレーターにある台座クレーターと地層。地層は火山活動、風、あるいは水中での堆積によって形成される可能性がある。一部の研究者は、このクレーターにはかつて巨大な湖があったと考えている。
台座型クレーターは、衝突によって噴出した物質が下層の物質を侵食から守ることで形成されます。この過程の結果、クレーターは周囲の地形よりも高く突き出ているように見えます。
この図は、台座型クレーターの形成過程に関する後世の考え方を示している。この考え方では、衝突した物体は氷を多く含む層に食い込むが、それ以上は進まない。衝突による熱と風によって表面が硬化し、浸食を防ぐ。この硬化は、氷が溶けて塩分と鉱物の溶液が生成され、それによって表面が固められることによって達成される。
HiRISEがHiWishプログラムの一環として撮影した、台地型クレーターの頂上付近に見られる暗い斜面の筋。写真の中央には、斜面を転がり落ちた巨岩の跡が見える。
HiWishプログラムによるHiRISEの観測で捉えられた台座型クレーター。小惑星が北東から低い角度で飛来したため、クレーターの周囲に噴出物が対称的に分布していない。噴出物が下層の物質を侵食から守ったため、クレーターは隆起しているように見える。位置はカシウス四角形である。
前画像の台座クレーターの東側（右側）のクローズアップ。ローブ上に多角形が見られる。クレーターの縁にローブと多角形が見られることから、保護層の下には氷が存在すると考えられている。HiWishプログラムでHiRISEを用いて撮影。注：これは前画像の拡大版です。
HiRISEがHiWishプログラムの一環として撮影した、台地クレーター付近の暗い斜面の筋と層。
HiRISEがHiWishプログラムの下で撮影した、層状構造を持つ台座クレーター。場所はアマゾニス四角形。

ハロー・クレーター

ハロー・クレーターはひどく浸食されてしまい、今では岩塊の輪だけが残っている。

縁に沿って岩石が並ぶ台座クレーター。このようなクレーターは「ハロークレーター」と呼ばれます。^{[ 121 ]} HiWish プログラムの下で HiRISE を使用して撮影された画像。
火口縁左下にある巨岩のクローズアップ写真。ボックスはサッカー場ほどの大きさなので、巨岩は車や小さな家くらいの大きさです。この写真はHiWishプログラムの一環としてHiRISEで撮影されました。
火口縁に沿って並ぶ巨岩のクローズアップ。巨岩は車や小さな家ほどの大きさです。この写真はHiWishプログラムの一環としてHiRISEで撮影されました。

巨石

HiWish プログラムの下で HiRISE が撮影した岩石群。場所はイスメニウス・ラクス四角形。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、岩塊と岩塊の跡。矢印は、砂丘を転がり落ちた際に砂に跡を残した岩塊を示しています。画像をクリックすると、岩塊がより鮮明に表示される拡大画像が表示されます。場所はマレ・ボレウム四角形です。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、岩と轍。矢印は、砂丘を転がり落ちて轍を作った岩を示しています。画像をクリックすると、岩がより鮮明に表示される拡大画像が表示されます。場所はマレ・ボレウム四角形です。

脳の地形

脳地形は火星表面の特徴であり、葉状のデブリエプロン、線状の谷の堆積物、同心円状のクレーターの堆積物に見られる複雑な尾根から構成されています。人間の脳の表面にある尾根を連想させることから、この名前が付けられました。幅の広い尾根は閉鎖細胞脳地形と呼ばれ、あまり一般的ではない狭い尾根は開放細胞脳地形と呼ばれます。^{[ 122 ]}幅の広い閉鎖細胞地形には氷の核があり、氷がなくなると、幅の広い尾根の中心が崩壊して、開放細胞脳地形の狭い尾根が形成されると考えられています。

HiWishプログラムの一環としてHiRISEが観測した、閉鎖細胞状の脳地形。このタイプの地表面は、葉状の堆積物エプロン、同心円状のクレーター堆積物、および線状の谷堆積物によく見られる。
次の画像の原点を示す背景画像。この場所は、線状の谷埋め堆積物で構成された地域です。画像はHiWishプログラムによるHiRISEからのものです。
HiRISEがHiWishプログラムの下で観察した、開放細胞と閉鎖細胞の脳の地形。

HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、脳の地形形成の様子を広角で捉えた画像
HiWishプログラム下のHiRISEで観察された、脳の地形形成の様子。注：これはHiViewを使用して前の画像を拡大したものです。矢印は脳の地形が形成され始めている箇所を示しています。
HiWishプログラム下のHiRISEで観察された、脳の地形形成の様子。注：これはHiViewを使用して以前に撮影した画像を拡大したものです。矢印は、脳の地形が形成され始めている箇所を示しています。
HiWish プログラム下の HiRISE で観察された脳の地形形成の様子。注: これは HiView を使用して以前に撮影した画像を拡大したものです。
HiWish プログラム下の HiRISE で観察された脳の地形形成の様子。注: これは HiView を使用して以前に撮影した画像を拡大したものです。
HiWishプログラムの下でHiRISEが観測した、脳の地形形成の様子

HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、脳の地形形成の様子を広角で捉えた画像
HiWish プログラム下の HiRISE で観察された脳の地形形成の様子。注: これは、HiView を使用して前の画像を拡大したものです。

リングモールドのクレーター

環状クレーターは、氷の層がある地表に小惑星が衝突することで形成されると考えられています。衝突によって氷の層が跳ね返り、「環状」の形状が形成されます。これらの地形は、地表の氷が特に厚い場所を示す指標となる可能性があります。将来の入植者は、このような地形にロボットを送り込み、氷を採取するかもしれません。

HiRISEがHiWishプログラムで撮影した、クレーターの底にある環状のクレーター。場所はイスメニウス湖四角形。
HiRISEがHiWishプログラムで撮影した、クレーターの底にある様々なサイズの環状クレーター。場所はイスメニウス湖四角形。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、環状クレーター群の広角画像。
HiRISEがHiWishプログラムで撮影した、リングモールドクレーターのクローズアップ画像。注：これは、リングモールドクレーター群を写した前の画像を拡大したものです。

根のない球果

根のない円錐丘は、溶岩流の下にある地中の氷が爆発することによって形成されます。氷が溶けて蒸気になり、爆発的に膨張して円錐形または環状の地形を形成します。このような地形は、溶岩が水で飽和した基質を覆うアイスランドで見られます。^{[ 123 ]}^{[ 124 ]}^{[ 125 ]}

HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、根のない球果の畑の広角写真。
HiRISEがHiWishプログラムの一環として撮影した、氷を多く含む地面の上を南西方向に溶岩が流れていたことを示唆する尾を持つ、根のない円錐形の丘のクローズアップ画像。
HiRISEがHiWishプログラムの一環として撮影した、サッカー場ほどの大きさのコーンのクローズアップ画像。

泥火山

火山のような地形もいくつか見られる。中には、高圧の泥が噴出して円錐状の地形を形成する泥火山もあるかもしれない。こうした地形は、放射線から守られてきた生命体を地表に押し上げる可能性があるため、生命探査の拠点となる可能性がある。

HiRISEがHiWishプログラムの一環として撮影した、泥火山と思われる円錐状の地形が広がる広大な地域。
HiRISEがHiWishプログラムの下で撮影した、泥火山と思われるもののクローズアップ画像。注：これは前の画像の拡大版です。
HiRISEがHiWishプログラムの下で観測した、泥火山と思われるもの。
HiRISEが撮影した泥火山のクローズアップ画像。画像は約1km四方。この泥火山は、深部から湧き上がってきた物質で構成されているため、周囲とは異なる色をしている。これらの構造物は、地表の強い放射線から保護されてきたサンプルを含んでいるため、過去の生命の痕跡を探査する上で有用となる可能性がある。

溶岩流

マスには広大な溶岩原が広がっている。溶岩のほとんどは玄武岩質で、非常に流動性が高く、長距離を流れることができた。また、しばしば丘などの障害物を迂回して流れた。

HiWish プログラムで HiRISE が観測したタルシス四角形の溶岩流
HiWishプログラムの下でHiRISEが撮影した、ラベル付きの溶岩流のクローズアップ画像。注：これは、前の溶岩流の画像を拡大したものです。
HiRISEがHiWishプログラムの下で撮影した、古い溶岩流と新しい溶岩流にラベルを付けた溶岩流。
HiWish プログラムの下で HiRISE が撮影した、流線型の形状と溶岩の塊の広角画像。場所はアマゾニス四角形。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、前の画像に写っていた溶岩流のクローズアップ。

線状尾根ネットワーク

線状の尾根ネットワークは、火星のクレーター内やその周辺のさまざまな場所で見られます。^{[ 126 ]}尾根は、格子状に交差するほとんど直線状のセグメントとして現れることが多いです。長さは数百メートル、高さは数十メートル、幅は数メートルです。衝突によって表面に亀裂が生じ、これらの亀裂が後に流体の通路として機能したと考えられています。流体が構造を固めました。時間の経過とともに、周囲の物質が侵食され、硬い尾根が残りました。尾根は粘土のある場所に発生するため、これらの地形は、形成に水を必要とする粘土のマーカーとして機能する可能性があります。^{[ 127 ]}^{[ 128 ]}^{[ 129 ]}

HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、広大な尾根ネットワークの広角画像
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した尾根ネットワークのクローズアップ画像。枠線はサッカー場の大きさを表しています。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、尾根のクローズアップカラー画像。

HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した尾根ネットワークの広角画像。次の3枚の画像では、その一部が拡大されている。
HiRISEがHiWishプログラムで撮影した、尾根ネットワークのクローズアップ画像。尾根は下層には見られるものの、丘を形成する最上層には見られないことに注目してください。これは、尾根が形成された時期が上層が形成されるよりも前だったことを意味します。
HiWish プログラムの下で HiRISE が撮影した尾根ネットワークのクローズアップ画像。一部の尾根は窪地の底にあるため、尾根はより下の層から来ている可能性があります。

HiRISEがHiWishプログラムで撮影した、尾根のネットワークの広角画像。この画像の一部は、次の画像で拡大表示されています。場所はカシウス四角形です。
HiRISEがHiWishプログラムの下で撮影した、尾根のネットワークのクローズアップ画像。これは以前の画像を拡大したものです。
HiRISEがHiWishプログラムの一環として撮影した、尾根のネットワークのクローズアップ画像。これは以前の画像を拡大したものです。枠線はサッカー場の大きさを表しています。

ブロックを形成する亀裂

場所によっては、大きな亀裂が表面を分断している。時には、亀裂によって直線状の縁が形成され、大きな立方体が作られることもある。

HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、亀裂が生じつつあるメサの広角画像。場所はイスメニウス・ラクス四角形内の北アラビア・テラ。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが捉えた、前の画像の一部を拡大した図。長方形はサッカー場の大きさを表している。
HiWishプログラムの下でHiRISEが捉えた、ブロックが形成される様子のクローズアップ。
HiRISEがHiWishプログラムの一環として撮影した、ブロックが形成される様子のクローズアップ画像。長方形はサッカー場の大きさを表しており、ブロックは建物の大きさに相当する。
HiRISEがHiWishプログラムで撮影した、形成中のブロックのクローズアップ画像。表面には多くの長い亀裂が見られる。
HiRISEがHiWishプログラムの下で撮影した画像によると、地表が崩壊している。上部付近では、地表が侵食されて脳の地形が現れている。
HiRISEがHiWishプログラムの一環として撮影した、ブロック状に崩れつつある明るい色調の特徴を示す広角画像。
HiRISEがHiWishプログラムの下で撮影した、ブロックが形成される様子をクローズアップした画像。注：これは前の画像を拡大したものです。枠はサッカー場の大きさを表しています。

氷の下の火山

地球上で時折起こるように、氷の下で火山が噴火することがあるという証拠がある。氷が大量に溶けて水がなくなり、地表に亀裂が入り崩落するようだ。これらの地表には同心円状の亀裂と、引き裂かれたように見える大きな地塊が見られる。このような場所には最近まで液体の水が存在していた可能性があり、そのため生命の痕跡を探すのに適した場所かもしれない。^{[ 130 ]}^{[ 131 ]}

HiRISEがHiWishプログラムで観測した同心円状の大きな亀裂群。場所はイスメニウス湖四角形。亀裂は氷の下の火山によって形成された。^{[ 130 ]}
HiRISEがHiWishプログラムの下で撮影した写真に見られるように、地盤が崩落した際に傾斜した地層が形成された。
HiRISEがHiWishプログラムの一環として撮影した、地盤崩落によって形成された傾斜層。
HiRISEがHiWishプログラムの下で撮影した、メサがブロック状に分裂していく様子。

ノクティス・ラビリンス

バイキング1号オービターの画像モザイクがノクタス・ラビリンスの位置を示している
バイキング 1 が見たノクティスラビリンス
CTX Boxが捉えたノクティス・ラビリンスの一部は、以下のHiRISE画像でカバーされている領域を示しています。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、ノクティス・ラビリンスの一部における北壁と南壁。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、ノクティス・ラビリンスの一部北壁の広角写真。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、ノクティス・ラビリンスの一部北壁のクローズアップ画像。
HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、ノクティス・ラビリンスの一部南壁のクローズアップ画像。

解凍

春になると、霜が地表から消え、下の黒い土が露出するため、さまざまな形が現れます。また、場所によっては、間欠泉のような噴出で塵が吹き上げられ、「クモ」と呼ばれることもあります。風が吹くと、その物質が長く暗い筋や扇状の模様を作り出します。^{[ 132 ]}

During the winter, much frost accumulates. It freezes out directly onto the surface of the permanent polar cap, which is made of water ice covered with layers of dust and sand. The deposit begins as a layer of dusty CO₂ frost. Over the winter, it recrystallizes and becomes denser. The dust and sand particles caught in the frost slowly sink. By the time temperatures rise in the spring, the frost layer has become a slab of semi-transparent ice about 3 feet thick, lying on a substrate of dark sand and dust. This dark material absorbs light and causes the ice to sublimate (turn directly into a gas). Eventually much gas accumulates and becomes pressurized. When it finds a weak spot, the gas escapes and blows out the dust. Speeds can reach 100 miles per hour.^[133] Dark channels can sometimes be seen; they are called "spiders."^[134]^[135]^[136] The surface appears covered with dark spots when this process is occurring.^[133]^[137]

Many ideas have been advanced to explain these features.^[138]^[139]^[140]^[141]^[142]^[143]^[144] These features can be seen in some of the pictures below.

Spiders and frost in polygons during northern spring, as seen by HiRISE under HiWish program.
Close-up view of spider among polygons or patterned ground, as seen by HiRISE under HiWish program.
Spiders shaped by the wind into streak or fans, as seen by HiRISE under HiWish program. Polygon surface has frost in the troughs along the edges.
Group of dunes with most of the frost gone, as seen by HiRISE under HiWish program. Some ripples are visible.
Close-up of defrosting dunes, as seen by HiRISE under HiWish program. Some ripples and a small channel are also visible.
Defrosting dunes and ice in troughs of polygons, as seen by HiRISE under HiWish program
Color view of defrosting dunes and ice in troughs of polygons, as seen by HiRISE under HiWish program
Defrosting surface, as seen by HiRISE under HiWish program Frost is disappearing in patches from a dune. The trough boundaries around the polygon shapes still contain frost; hence they are white. Note: the north side (side near top) has not defrosted because the sun is coming from the other side.

Wide view of plumes, as seen by HiRISE under HiWish program Many of the plumes show spiders when enlarged.
Plumes, as seen by HiRISE under HiWish program Arrow shows a double plume. This may have been because of shifting winds.
Long plume, as seen by HiRISE under HiWish program
HiRISEがHiWishプログラムの下で撮影したクモたち
HiRISEがHiWishプログラムの下で撮影した羽毛とクモ
HiRISEがHiWishプログラムの下で撮影した羽毛とクモ
HiRISEがHiWishプログラムの下で撮影した羽毛とクモ
HiRISEがHiWishプログラムの一環として撮影した、羽毛とクモの広角写真

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外部リンク

火星の特徴（動画：5分53秒、ジム・セコスキー）YouTube
火星の氷（動画；26分38秒；ジム・セコスキー）第16回国際火星協会年次大会（YouTube）
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