火星の構成

火星の構成は、火星の地質学のうち、火星の構成を説明する分野を網羅しています。

火星は分化しており、地球型惑星としては、高密度物質（主に金属鉄とニッケル）でできた中心核を持ち、その周囲を低密度のケイ酸塩マントルと地殻が取り囲んでいることを意味します。^[4]地球と同様に、火星には溶融鉄核、または少なくとも溶融外核があるようです。^[5]しかし、マントルには対流がないようです。現在、火星では地質活動はほとんど見られません。

火星の元素組成は、いくつかの重要な点で地球のものと異なっています。第一に、火星隕石の分析によると、火星のマントルには地球のマントルの約2倍の鉄が含まれています。^{[6] [7]}火星の独特の赤い色は、表面の鉄酸化物によるものです。第二に、火星の核には硫黄が豊富に含まれています。 ^[8]第三に、火星のマントルには地球よりもカリウムとリンが豊富に含まれており、第四に、火星の地殻には硫黄や塩素などの揮発性元素が地球の地殻よりも多く含まれています。これらの結論の多くは、火星表面の岩石や土壌の現地分析によって裏付けられています。^[9]

火星の元素組成についてわかっていることの多くは、軌道を周回する宇宙船や着陸船から得られたものです。（リストについては火星探査の項を参照）これらの宇宙船のほとんどは、軌道からのリモートセンシングまたは火星表面でのその場分析によって火星の表面組成を測定するための分光計やその他の機器を搭載しています。また、地球に到達した隕石の形で、火星の実際のサンプルも多数あります。火星隕石（シャーゴッタイト、ナクライト、シャシナイト^[10]の頭文字をとって SNC と呼ばれることが多い— 火星起源であることが初めて示された隕石のグループ）は、サンプルリターンミッションを経なければ入手できない火星の地殻と内部の化学組成に関するデータを提供します。

これらのデータソースに基づいて、科学者は火星の地殻に最も豊富な化学元素はケイ素、酸素、鉄、マグネシウム、アルミニウム、カルシウム、カリウムであると考えています。これらの元素は、火成岩を構成する鉱物の主成分です。^[11]チタン、クロム、マンガン、硫黄、リン、ナトリウム、塩素の元素は豊富ではありませんが^{[12] [13]} 、岩石中の多くの副次鉱物^[14]や、塵や土壌（レゴリス）中の二次鉱物（風化生成物）の重要な成分です。 2017年9月5日、科学者はキュリオシティローバーが火星で地球上の生命に不可欠な成分であるホウ素を検出したと報告しました。このような発見は、古代の火星に水が存在した可能性があるという以前の発見とともに、火星のゲールクレーターが初期の居住可能であった可能性をさらに裏付けています。^{[15] [16]}

水素は水（H ₂ O）氷や水和鉱物として存在する。炭素は大気中で二酸化炭素（CO ₂ ）として存在し、極地ではドライアイスとして存在することもある。炭素の量は不明だが炭酸塩にも蓄えられている。分子窒素（N ₂）は大気の2.7％を占める。我々が知る限り、大気中に微量のメタンが検出される以外は有機化合物は存在しない^[17]。^{[18] [19]} 2014年12月16日、NASAは火星探査車キュリオシティが火星大気中のメタン量の「10倍の急増」を検出したと報告した。これはおそらく局所的なものと思われる。「20か月間に12回」行われたサンプル測定では、2013年後半から2014年初めにかけて増加が見られ、「大気中のメタン濃度は平均7ppb」であった。その前後の測定値は平均してその10分の1程度であった。^{[20] [21]}

2023年10月25日、科学者たちはインサイト探査機からの情報をもとに、火星の地殻の下に放射性の マグマの海があると報告した。 ^[22]

火星は基本的に火成惑星である。表面と地殻の岩石は主にマグマから結晶化した鉱物で構成されている。火星の鉱物組成に関する現在の知識のほとんどは、軌道上の宇宙船からの分光データ、 6つの着陸地点の岩石と土壌の現地分析、火星隕石の研究から得られたものである。^[23]現在軌道上にある分光計には、 THEMIS（マーズ・オデッセイ）、OMEGA（マーズ・エクスプレス）、CRISM（マーズ・リコネッサンス・オービター）がある。2台の火星探査ローバーはそれぞれ、表面の鉱物を特定するために、 アルファ粒子X線分光計（APXS）、熱放射分光計（Mini-TES）、メスバウアー分光計を搭載している。

2012年10月17日、火星探査車キュリオシティは「ロックネスト」で火星の土壌のX線回折分析を初めて実施した。探査車のCheMin分析装置による結果では、長石、輝石、カンラン石などいくつかの鉱物の存在が明らかになり、サンプル中の火星の土壌はハワイの火山の「風化した玄武岩質土壌」に似ていることが示唆された。^[24]

火星の暗い部分は、苦鉄質の岩石形成鉱物であるオリビン、輝石、斜 長石によって特徴づけられる。これらの鉱物は、地球の海洋地殻と月の海も構成する暗い火山岩である玄武岩の主成分である。

鉱物オリビンは地球上のあらゆる場所で産出するが、最も集中しているのは、ノアキアン時代の岩石を含むニリ・フォッサエ地域である。オリビンを豊富に含むもう一つの大きな露頭は、マリネリス峡谷の東側の峡谷、ガンジス・カズマである（写真）。^[25]オリビンは液体の水があると急速に風化して粘土鉱物になる。したがって、オリビンを含む岩石の大きな露頭がある地域は、岩石が形成されて以来、液体の水が豊富ではなかったことを示している。^[10]

輝石鉱物も地表全体に広がっている。低カルシウム（オルソ）輝石と高カルシウム（クリノ）輝石の両方が存在し、高カルシウムのものは比較的新しい火山盾状岩に関連し、低カルシウムのものは古い高地地形でより一般的である（エンスタタイト）。エンスタタイトは高カルシウムの同族よりも高い温度で融解するため、一部の研究者は、高地でのエンスタタイトの存在は火星の古いマグマの温度が新しいマグマよりも高かったことを示していると主張している。^[26]

1997年から2006年にかけて、火星探査機マーズ・グローバル・サーベイヤー（MGS）に搭載された熱放射分光計（TES）は、火星の鉱物組成を地図に表した。 ^{[27] TESは火星に2つの地球規模の火山ユニットを特定した。表面タイプ1（ST1）はノアキアン時代の高地を特徴づけ、変質していない斜長石と}単斜輝石を多く含む玄武岩からなる。表面タイプ2（ST2）は二分境界の北側の比較的新しい平原に多く見られ、ST1よりもシリカを多く含んでいる。

ST2の溶岩は安山岩または玄武岩質安山岩であると解釈されており、北部平原の溶岩は化学的に進化した揮発性物質に富むマグマに由来していることを示しています。^[28]（火成岩の分化と分別結晶化を参照）。しかし、他の研究者は、ST2は水や氷を含む物質との相互作用によって形成されたシリカガラスまたはその他の二次鉱物の薄いコーティングを備えた風化した玄武岩を表していると示唆しています。^[29]

火星には真に中間質の岩石と珪長質の岩石が存在するが、露出することはまれである。TESとマーズ・オデッセイ宇宙船の熱放射画像システム（THEMIS）は両方とも、シルティス・マジョールとアントニアディクレーターの南西縁付近で高シリカ岩石を特定した。岩石は石英を多く含むデイサイトと花崗岩に似たスペクトルを持っており、火星地殻の少なくとも一部には地球と同様の多様な火成岩がある可能性があることを示唆している。^[30]一部の地球物理学的証拠は、火星地殻の大部分が実際には玄武岩質安山岩または安山岩で構成されている可能性があることを示唆している。安山岩質地殻は、表面組成の大部分を占めるが体積的には少量である上部の玄武岩質溶岩に隠されている。^[4]

スピリット・ローバーがグセフクレーターで調査した岩石は、さまざまな方法で分類できる。鉱物の量と種類から、岩石は原始玄武岩（ピクライト玄武岩とも呼ばれる）に分類される。この岩石は、玄武岩質コマチアイトと呼ばれる古代の地球上の岩石に似ている。平原の岩石は、火星から来た隕石である玄武岩質シャーゴッタイトにも似ている。ある分類システムでは、アルカリ元素の量とシリカの量をグラフ上で比較する。このシステムでは、グセフ平原の岩石は、玄武岩、ピクロ玄武岩、テフライトの接合部付近に位置する。アーバイン・バラガー分類では、これらを玄武岩と呼んでいる。^[31]

2013年3月18日、NASAはキュリオシティ探査車に搭載された機器から、ティンティナ岩やサットン・インライア岩の破片を含むいくつかの岩石サンプル、ならびにノール岩やウェルニッケ岩などの他の岩石の鉱脈や団塊に、おそらく水和硫酸カルシウムと思われる鉱物の水和の証拠があると報告した。^{[32] [33] [34]}探査車のDAN機器を使用した分析では、探査車がブラッドベリー着陸地点からグレネルグ地域のイエローナイフ湾地域まで横断した際に、深さ60cm（2.0フィート）まで4%もの水分含有量に達する地下水の証拠が示された。^[32]

2013年9月のサイエンス誌で、研究者らは「ジェイクM」または「ジェイク・マティエビッチ（岩）」と呼ばれる異なるタイプの岩石について説明しました。これは、キュリオシティ探査車に搭載されたアルファ粒子X線分光計によって分析された最初の岩石であり、アルカリ性（標準ネフェリン> 15%）で比較的分断されているため、既知の他の火成岩とは異なります。ジェイクMは、海洋島や大陸の地溝で一般的に見られる岩石タイプである地球のムゲライトに似ています。ジェイクMの発見は、アルカリ性マグマが地球よりも火星で一般的であり、キュリオシティがさらに分断されたアルカリ性岩石（たとえば、フォノライトやトラカイト）に遭遇する可能性があることを意味している可能性があります。^[35]

2013年12月9日、NASAの研究者らは、サイエンス誌に6回にわたる連載記事を掲載し、キュリオシティ探査車による多くの新たな発見について説明した。汚染では説明できない可能性のある有機物が見つかった。^{[36] [37]}有機炭素はおそらく火星由来だが、すべて火星に落下した塵や隕石で説明できる。^{[38] [39] [40]炭素の多くはキュリオシティの}火星サンプル分析（SAM）機器パッケージで比較的低温で放出されたため、サンプル内の炭酸塩に由来したものではない可能性が高い。炭素は生物由来である可能性もあるが、証明されていない。この有機物を含む物質は、イエローナイフ湾と呼ばれる場所で「シープベッド泥岩」と呼ばれる岩を5センチメートルの深さまで掘削することで得られた。サンプルはジョン・クラインおよびカンバーランドと名付けられた。火星では、微生物が鉱物間の化学的不均衡からエネルギーを得る化学岩石栄養（「岩を食べる」という意味）と呼ばれるプロセスによって生息している可能性がある。^[41]しかし、このプロセスではごく微量の炭素しか関与しておらず、イエローナイフ湾で見つかった量よりもはるかに少ない。^{[42] [43]}

科学者たちはSAMの質量分析計を使って、宇宙線が岩石を通過する際に生成するヘリウム、ネオン、アルゴンの同位体を測定した。発見される同位体が少ないほど、岩石が地表近くで露出したのが最近である。キュリオシティが掘削した40億年前の湖底の岩石は、3000万年から1億1000万年前に風によって2メートルの上にある岩石が吹き飛ばされて発見された。次に彼らは、張り出した露頭の近くを掘削して、数千万年若い場所を見つけたいと考えている。^[44]

現在の太陽活動極大期の約300日間の観測で、火星表面での銀河宇宙線と太陽高エネルギー粒子からの吸収線量と線量当量が測定された。これらの測定は、火星表面への有人ミッションに必要であり、現存または過去の生命の可能性のある微生物の生存期間を提供し、潜在的な有機バイオシグネチャーがどのくらい保存できるかを判断するために必要である。この研究では、可能性のある生体分子にアクセスするには数メートルの掘削が必要であると推定している。^[45]放射線評価検出器（RAD）によって測定された実際の吸収線量は、表面で76 mGy/年である。これらの測定値に基づくと、現在の太陽周期で180日間（片道）の巡航と火星表面での500日間の往復火星表面ミッションでは、宇宙飛行士は合計で約1.01シーベルトのミッション線量当量にさらされることになる。1シーベルトの被曝は、致命的な癌を発症するリスクの5％増加に関連している。 NASAは現在、低軌道で活動する宇宙飛行士の生涯リスク増加限度を3%と定めている。^[46]火星の土壌を約3メートルの厚さにすることで、銀河宇宙線から最大限に遮蔽することができる。^[45]

調査されたサンプルは、おそらくかつては泥であり、数百万年から数千万年の間生物が生息していた可能性がある。この湿潤環境は、中性のpH、低い塩分、そして鉄と硫黄の両方の種の酸化還元状態が可変であった。^{[38] [47] [48] [49]}これらの種類の鉄と硫黄は、生物によって利用された可能性がある。^[50] C、H、O、S、N、およびPは、主要な生体元素として直接測定され、推論により、Pも含まれていたと推定される。^{[41] [43]}ジョン・クラインおよびカンバーランドの2つのサンプルには、玄武岩鉱物、Ca硫酸塩、Fe酸化物/水酸化物、Fe硫化物、非晶質物質、および三八面体スメクタイト（粘土の一種）が含まれている。泥岩中の玄武岩鉱物は、近くの風成堆積物中のものと類似している。しかし、泥岩にはFe-フォルステライトと磁鉄鉱がはるかに少ないため、Fe-フォルステライト（かんらん石の一種）はおそらく変化してスメクタイト（粘土の一種）と磁鉄鉱を形成したと考えられます。^[51]後期ノアキアン/初期ヘスペリアンまたはそれより若い時代は、火星での粘土鉱物の形成がノアキアンの時代を超えて続いたことを示し、そのため、この場所では中性のpHがこれまで考えられていたよりも長く続いたと考えられます。^[47]

火星の表面の大部分は、タルカムパウダーほどの細かい塵で覆われている。塵が地球全体に広がっているため、その下にある岩盤が見えにくくなり、火星の多くの地域では軌道上からの分光分析による鉱物の同定が不可能になっている。塵の赤/オレンジ色は、酸化鉄(III) (ナノ相Fe ₂ O ₃ ) と酸化鉄(III)-水酸化物鉱物ゲータイトによるものである。^[54]

火星探査ローバーは、塵を磁性にしている鉱物として磁鉄鉱を特定した。おそらくチタンも含まれていると思われる。^[55]

地球全体の塵と風で運ばれた堆積物の存在により、火星表面の土壌組成は驚くほど均一になっている。1976年にバイキング着陸船から採取された土壌サンプルの分析によると、土壌は細かく砕かれた玄武岩の破片で構成されており、火山ガスの放出に由来すると思われる硫黄と塩素が非常に豊富に含まれていることがわかった。^[56]

火星には、一次玄武岩鉱物の熱水変質と風化によって生成された鉱物も存在します。二次鉱物には、赤鉄鉱、層状珪酸塩（粘土鉱物）、針鉄鉱、ジャロサイト、硫酸鉄鉱物、乳白色シリカ、石膏などがあります。これらの二次鉱物の多くは、形成に液体の水を必要とします（水性鉱物）。

オパリンシリカと硫酸鉄鉱物は酸性（低pH）溶液中で形成される。硫酸塩は、ジュベンタエ峡谷、イウス峡谷、メラス峡谷、カンドル峡谷、ガンジス峡谷の近くなど、さまざまな場所で発見されている。これらの場所にはすべて、かつて豊富な水が存在していたことを示す河川地形が含まれている。 ^[57] スピリット探査車は、コロンビアヒルズで硫酸塩と針鉄鉱を発見した。^{[58] [59]}

検出された鉱物クラスのいくつかは、生命にとって適切な環境（十分な水と適切な pH 値）で形成された可能性があります。鉱物スメクタイト（フィロケイ酸塩）は、中性に近い水で形成されます。フィロケイ酸塩と炭酸塩は有機物を保存するのに適しているため、過去の生命の証拠が含まれている可能性があります。^{[60] [61]}硫酸塩鉱床は化学的および形態学的化石を保存し、微生物の化石はヘマタイトなどの酸化鉄で形成されます。^[62]オパリンシリカの存在は、生命を支えることができる熱水環境を示しています。シリカは微生物の証拠を保存するのにも優れています。^[63]

層状の堆積物は火星に広く分布している。これらの堆積物は、堆積岩と、硬化が不十分または未固結の堆積物の両方で構成されていると考えられる。厚い堆積物は、マリネリス峡谷のいくつかの峡谷の内部、アラビアとメリディアニ平原の大きなクレーター内（ヘンリークレーターの例を参照）に存在し、北部低地（例えば、ヴァスティタス・ボレアリス層）の堆積物の多くを構成していると考えられる。火星探査ローバー・オポチュニティは、交差層状の（主に風成）砂岩（バーンズ層^{[64] ）を含む地域に着陸した。河川デルタ堆積物は}エーベルスヴァルデクレーターやその他の場所に存在し、写真地質学的証拠は、南部高地の多くのクレーターと低地のクレーター間地域にノアキアン期の湖沼堆積物が含まれていることを示している。

火星に炭酸塩が存在する可能性は宇宙生物学者や地球化学者の間で大きな関心を集めてきたが、表面に大量の炭酸塩堆積物が存在するという証拠はほとんどなかった。2008年夏、2007年フェニックス火星着陸船のTEGAとWCLの実験で、3～5wt%（重量パーセント）の方解石（CaCO ₃）とアルカリ性の土壌が発見された。^[65] 2010年、火星探査ローバースピリットによる分析で、グセフクレーターのコロンビアヒルズにマグネシウム鉄炭酸塩（16～34重量％）を豊富に含む露頭が特定された。マグネシウム鉄炭酸塩は、ノアキアン期の火山活動に関連して、ほぼ中性のpHで水熱条件下で炭酸塩を含む溶液から沈殿した可能性が高い。^[66]

炭酸塩（炭酸カルシウムまたは炭酸鉄）が、イアピギア四分円にあるホイヘンス・クレーターの縁のクレーターで発見された。縁への衝突により、ホイヘンスを形成した衝突から掘り出された物質が露出した。これらの鉱物は、火星がかつて水分を豊富に含んだより厚い二酸化炭素大気を持っていた証拠を示している。なぜなら、この種の炭酸塩は水がたくさんある場合にのみ形成されるからである。これらは、マーズ・リコネッサンス・オービターの火星用小型偵察画像分光計（CRISM）装置によって発見された。以前、この装置は粘土鉱物を検出していた。炭酸塩は粘土鉱物の近くで発見された。これらの鉱物は両方とも湿った環境で形成される。数十億年前の火星は、今よりはるかに暖かく湿潤だったと推定されている。当時、炭酸塩は水と二酸化炭素に富んだ大気から形成されたであろう。その後、炭酸塩の堆積物は埋もれたであろう。二重の衝突により、今、鉱物が露出した。地球には石灰岩の形で広大な炭酸塩鉱床が存在する。^[67]

グセフ平原の岩石は玄武岩の一種である。鉱物の オリビン、輝石、斜長石、磁鉄鉱を含み、粒子が細かく不規則な穴があいているため火山玄武岩のように見える（地質学者は気泡や空洞があると言うだろう）。^{[68] [69]} 平原の土壌の多くは地元の岩石の崩壊から生じたものである。一部の土壌ではニッケルがかなり多く含まれていたが、これはおそらく隕石由来のものと思われる。^[70] 分析により、岩石は微量の水によってわずかに変化していることがわかった。岩石の外側のコーティングと内部の亀裂は水に沈着した鉱物、おそらく臭素化合物を示唆している。すべての岩石には細かい塵のコーティングと1つ以上のより硬い物質の皮が含まれている。1つのタイプはブラシで払い落とせるが、もう1つは岩石研磨ツール（RAT）で削り落とす必要がある。 ^[71]

コロンビアヒルズ（火星）にはさまざまな岩石があり、その一部は水によって変化していますが、大量の水によるものではありません。

グセフクレーターの塵は、火星全体の塵と同じである。塵はすべて磁性があることが判明した。さらに、スピリットは、磁性は鉱物の磁鉄鉱、特にチタン元素を含む磁鉄鉱によって引き起こされることを発見した。1つの磁石ですべての塵を完全にそらすことができたため、火星の塵はすべて磁性があると考えられる。^{[55]塵のスペクトルは、軌道を周回する衛星によって検出された}タルシスやアラビア などの明るく熱慣性の低い領域のスペクトルに似ていた。おそらく1ミリメートル未満の薄い塵の層がすべての表面を覆っている。その中には、化学的に結合した少量の水が含まれているものがある。^{[72] [73]}

アディロンダック

上: スピリットのパンカムで撮影したアディロンダックのほぼ実物大のカラー画像。 右: RATグラインド (スピリットの岩石粉砕ツール)後のアディロンダックのデジタル カメラ画像 (スピリットのパンカムから)
機能タイプ	ロック
座標	南緯14°36′ 東経175°30′ / 南緯14.6° 東経175.5° / -14.6; 175.5

平原の岩石を観察すると、輝石、カンラン石、斜長石、磁鉄鉱などの鉱物が含まれていることがわかります。これらの岩石はさまざまな方法で分類できます。鉱物の量と種類により、岩石は原始玄武岩（ピクライト玄武岩とも呼ばれる）になります。この岩石は、玄武岩コマチアイトと呼ばれる古代の地球上の岩石に似ています。平原の岩石は、火星から来た隕石である玄武岩シャーゴッタイトにも似ています。ある分類システムでは、グラフ上でアルカリ元素の量とシリカの量を比較します。このシステムでは、グセフ平原の岩石は、玄武岩、ピクロ玄武岩、テフライトの接合部近くにあります。アーバイン-バラガー分類では、それらを玄武岩と呼んでいます。^[31] プレインズの岩石は、おそらく薄い水の膜によってわずかに変化しており、より柔らかく、臭素化合物である可能性のある明るい色の物質の脈と、コーティングまたは外皮を含んでいる。少量の水が亀裂に入り込み、鉱化プロセスを誘発した可能性があると考えられている。^{[31] [69]} 岩石のコーティングは、岩が埋もれ、薄い水と塵の膜と相互作用したときに発生した可能性がある。これらの岩石が変化したことを示す1つの兆候は、地球上で見つかった同じ種類の岩石と比較して、これらの岩石を粉砕するのが簡単だったことである。

スピリットが最初に研究した岩はアディロンダックでした。それは平原にある他の岩の典型的なものであることが判明しました。

科学者たちはコロンビアヒルズでさまざまな種類の岩石を発見し、6つの異なるカテゴリーに分類しました。6つとは、アディロンダック、クロービス、ウィッシュストーン、ピース、ウォッチタワー、バックステイ、インディペンデンスです。各グループの主な岩石にちなんで名付けられています。APXSで測定された化学組成は、互いに大きく異なります。^[74]最も重要なことは、コロンビアヒルズのすべての岩石が水性流体によるさまざまな程度の変質を示していることです。^[75] それらは、リン、硫黄、塩素、臭素という元素が豊富で、これらはすべて水溶液で運ぶことができます。コロンビアヒルズの岩石には、玄武岩ガラスに加えて、さまざまな量のカンラン石と硫酸塩が含まれています。^{[76] [58]} カンラン石の豊富さは硫酸塩の量に反比例して変化します。これはまさに予想されることで、水はカンラン石を破壊しますが、硫酸塩の生成を助けるからです。

クローヴィスグループは、メスバウアー分光計（MB）によって針鉄鉱が検出されたため、特に興味深い。 ^[59]針鉄鉱は水がある場合にのみ形成されるため、その発見はコロンビアヒルズの岩石に過去に水があったことを示す最初の直接的な証拠である。さらに、岩石と露頭のMBスペクトルは、おそらくかつては岩石に多くのカンラン石が含まれていたにもかかわらず、カンラン石の存在が大幅に減少していることを示した。^[77]カンラン石は水があると簡単に分解するため、水が不足していることを示す指標である。硫酸塩が発見されたが、硫酸塩の形成には水が必要である。

ウィッシュストーンには、多量の斜長石、いくらかのカンラン石、無水物(硫酸塩) が含まれていました。ピース岩には硫黄と結合水の強力な証拠が見られ、水和硫酸塩が疑われます。ウォッチタワー クラスの岩にはカンラン石がないため、水によって変化した可能性があります。インディペンデンス クラスには粘土の痕跡が見られました (おそらくスメクタイト グループのメンバーであるモンモリロナイト)。粘土が形成されるには、かなり長期間水にさらされる必要があります。

コロンビアヒルズのパソ・ロブレスと呼ばれる土壌は、硫黄、リン、カルシウム、鉄を大量に含んでいるため、蒸発沈殿物である可能性がある。^[78]また、MBは、パソ・ロブレスの土壌の鉄の多くは酸化されたFe ⁺⁺⁺型であり、水が存在していた場合にそうなるであろうことを発見した。^[72]

6年間のミッション（本来は90日間しか続かないはずだったミッション）の中頃に、土壌中に大量の純粋なシリカが発見された。シリカは、水が存在する状態での火山活動によって生成された酸性蒸気と土壌の相互作用、または温泉環境の水から生じたものである可能性がある。^[79]

スピリットが停止した後、科学者たちは小型熱放射分光計（ミニTES）の古いデータを調べ、大量の炭酸塩を豊富に含む岩石の存在を確認した。これは、惑星の地域にかつて水が存在していた可能性があることを意味する。炭酸塩は「コマンチ」と呼ばれる岩の露頭で発見された。^{[80] [81]}

要約すると、スピリットはグセフ平原でわずかな風化の証拠を発見したが、そこに湖があったという証拠はなかった。しかし、コロンビア丘陵では、中程度の水性風化の明確な証拠があった。その証拠には、硫酸塩、水がある場合にのみ形成される鉱物の針鉄鉱と炭酸塩が含まれていた。グセフクレーターには昔湖があったと考えられているが、その後火成岩で覆われてしまった。すべての塵には磁性成分が含まれており、これはチタンを含む磁鉄鉱であると特定された。さらに、火星のすべてを覆っている薄い塵の層は、惑星のすべての部分で同じである。

オポチュニティ・ローバーは、メリディアニ平原の土壌がグセフ・クレーターやアレス・ヴァリスの土壌と非常に似ていることを発見した。しかし、メリディアニの多くの場所では、土壌は「ブルーベリー」と名付けられた丸くて硬い灰色の球状物で覆われていた。^[82] これらのブルーベリーは、ほぼ完全に鉱物ヘマタイトで構成されていることが判明した。マーズ・オデッセイが軌道から観測したスペクトル信号は、これらの球状物によって生成されたものであると判断された。さらに調査した後、ブルーベリーは水によって地中に形成された結石であると判断された。^[72] 時間の経過とともに、これらの結石は上部の岩石から風化し、その後、ラグ堆積物として地表に集中した。岩盤に球状物が集中していたため、わずか1メートルの岩石の風化によって、観察されたブルーベリーの覆いが生成された可能性がある。^{[83] [84]} 土壌の大部分は、地元の岩石から来たものではないオリビン玄武岩砂で構成されていた。砂はどこか別の場所から運ばれてきた可能性がある。^[85]

オポチュニティの捕獲磁石に集まった塵からメスバウアー分光器が作られた。その結果、塵の磁性成分は、かつて考えられていた単なる磁鉄鉱ではなく、チタン磁鉄鉱であることが示唆された。また、少量のオリビンも検出されたが、これは惑星が長い間乾燥していたことを示していると解釈された。一方、少量のヘマタイトが存在していたことから、惑星の初期の歴史において短期間液体の水が存在していた可能性があることが示唆された。^[86]

岩石研磨ツール(RAT) によって岩盤が簡単に削り取られたため、この岩石はグセフクレーターの岩石よりもはるかに柔らかいものと考えられています。 ^{[引用が必要]}

オポチュニティが着陸した地表には岩石はほとんど見えなかったが、クレーターに露出した岩盤が探査車に搭載された一連の機器によって調査された。^[87] 岩盤は、カルシウムとマグネシウムの硫酸塩の形で硫黄を高濃度に含む堆積岩であることが判明した。岩盤に含まれる硫酸塩には、キースライト、無水硫酸塩、バッサナイト、ヘキサハイドライト、エプソマイト、石膏などがある。岩塩、ビスコファイト、アンタークチサイト、ブロードライト、バンソファイト、グラウベライトなどの塩類も存在する可能性がある。^{[88] [89]}

硫酸塩を含む岩石は、孤立した岩石や火星の他の場所で着陸機/ローバーによって調査された岩石と比較して明るい色調をしていた。水和硫酸塩を含むこれらの明るい色調の岩石のスペクトルは、マーズ・グローバル・サーベイヤーに搭載された熱放射分光計によって取得されたスペクトルと類似していた。同じスペクトルが広い範囲で発見されたため、オポチュニティ・ローバーによって調査された地域だけでなく、広い地域にかつて水が存在していたと考えられている。^[90]

アルファ粒子X線分光計（APXS）は、岩石中にかなり高いレベルのリンを発見した。同様の高レベルは、アレス峡谷とグセフクレーターの他の探査車によって発見されたため、火星のマントルはリンに富んでいる可能性があるという仮説が立てられている。^[91] 岩石中の鉱物は、玄武岩の酸風化によって生成された可能性がある。リンの溶解度は、ウラン、トリウム、希土類元素の溶解度に関連しているため、それらもすべて岩石中に豊富に含まれていると予想される。^[92]

オポチュニティ探査車がエンデバークレーターの縁まで移動したとき、すぐに白い鉱脈を発見した。これは後に純粋な石膏であると特定された。^{[93] [94]} これは、石膏を溶解した水が岩の割れ目に鉱物を堆積させたときに形成された。「ホームステイク」層と呼ばれるこの鉱脈の写真を以下に示します。

2004年にメリディアニの岩石を調査したところ、水中でのみ形成される鉱物ジャロサイトが検出され、過去に水が存在したことを示す最初の強力な原位置証拠が示された。この発見により、メリディアニ平原にかつて水が存在していたことが証明された。 ^{[95]さらに、いくつかの岩石には、穏やかに流れる水によってのみ形成される形状の小さな薄層（層）が見られた。 [96]}このような薄層が最初に発見されたのは、「ザ・デルズ」と呼ばれる岩石だった。地質学者は、この交差層理は水中のさざ波による輸送から生じた花飾り状の形状を示していると言うだろう。^[89] 交差層理（交差層理とも呼ばれる）の写真を左に示す。

いくつかの岩石にある箱型の穴は硫酸塩が大きな結晶を形成したためにできたもので、その後結晶が溶解すると、空洞と呼ばれる穴が残りました。^{[96]岩石中の}臭素 元素の濃度は、おそらく非常に溶解性が高いため、非常に変動が大きかった。水は臭素を蒸発させる前に場所によって濃縮した可能性がある。溶解性の高い臭素化合物を濃縮するもう1つのメカニズムは、夜間の霜の堆積であり、非常に薄い水膜が形成され、特定の場所で臭素が濃縮されます。^[82]

砂地の平原に横たわる岩石「バウンス ロック」は、衝突クレーターからの噴出物であることが判明した。その化学的性質は岩盤とは異なっていた。主に輝石と斜長石を含み、カンラン石は含まれておらず、火星から来たとされる隕石であるシャーゴッタイト隕石 EETA 79001 の岩相 B によく似ていた。バウンス ロックは、エアバッグの跳ね返り跡の近くにあることからその名が付けられた。^[83]

オポチュニティ・ローバーは平原に置かれた隕石を発見した。オポチュニティの機器で分析された最初の隕石は、オポチュニティのヒートシールドが着陸した場所の近くで発見されたため、「ヒートシールド・ロック」と呼ばれた。小型熱放射分光計 ( Mini-TES )、メスバウアー分光計、APXS による検査の結果、研究者はそれをIAB 隕石に分類した。APXS は、それが 93% の鉄と 7% のニッケルで構成されていると判定した。「フィグ・ツリー・バーバートン」と名付けられた丸石は、石質または石鉄隕石 (メソシデライト珪酸塩) であると考えられており、^[97]「アラン・ヒルズ」と「中山」は鉄隕石の可能性がある。

現場の観察から、科学者たちはこの地域が何度も水に浸かり、蒸発と乾燥にさらされたと信じている。^[83] その過程で硫酸塩が堆積した。硫酸塩が堆積物を固めた後、地下水からの沈殿によって赤鉄鉱の凝結物が成長した。硫酸塩の一部は大きな結晶になり、後に溶解して空洞を残した。いくつかの証拠は、過去10億年ほどは乾燥した気候であったが、遠い過去には少なくとも一時期は水を支える気候であったことを示している。^[98]

キュリオシティ探査車は、ゲイルクレーターのエオリス山（「シャープ山」）近くのエオリス・パルスの表面で、特に興味深い岩石に遭遇しました。2012年秋、ブラッドベリーランディングからグレネルグイントリーグに向かう途中で調査された岩石には、「コロネーション」岩（2012年8月19日）、「ジェイク・マティエビッチ」岩（2012年9月19日）、「バサースト入江」岩（2012年9月30日）などがありました。

2012年9月27日、NASAの科学者たちは、火星探査車キュリオシティが火星に「活発な水の流れ」があることを示唆する古代の川床の証拠を発見したと発表した。 ^{[1] [2] [3]}

2012年12月3日、NASAはキュリオシティが初の大規模な土壌分析を実施し、火星の土壌に水分子、硫黄、塩素が存在することを明らかにしたと報告した。^{[52] [53] 2013年12月9日、NASAは、}エオリス・パルスを調査しているキュリオシティ探査車からの証拠に基づき、ゲール・クレーターには微生物の生命 にとって住みやすい環境であった可能性のある古代の淡水湖があったと報告した。^{[99] [100]}

2013年3月、NASAは、火星の岩石の最初の掘削サンプルであるゲイル・クレーターのイエローナイフ湾にある「ジョン・クライン」岩を分析した後、キュリオシティがゲイル・クレーターの地球化学的条件がかつて微生物の生命に適していたという証拠を発見したと報告した。探査車は水、二酸化炭素、酸素、二酸化硫黄、硫化水素を検出した。^{[101] [102] [103]}クロロメタンとジクロロメタンも検出された。関連テストでは、スメクタイト粘土鉱物の存在と一致する結果が見つかった。^{[101] [102] [103] [104] [105]}

2014年12月16日、NASAは、火星の大気中のメタン量が「10倍に急増」したと報告した。これはおそらく局所的なものと思われる。「20か月間に12回」行われたサンプル測定では、2013年後半から2014年初めにかけて増加が見られ、「大気中のメタン濃度は平均7ppb」に達した。その前後の測定値は、平均してその10分の1程度だった。^{[20] [21]}

さらに、キュリオシティ探査機によって分析された「カンバーランド」と名付けられた岩石の1つから掘削された粉末には、高濃度の有機化学物質、特にクロロベンゼンが検出されました。 ^{[20] [21]}

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  ゲイルクレーターを含む実際の（および提案された）ローバー着陸地点の地図。
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  ゲイルクレーター- 着陸地点は、エオリス山 (「シャープ山」)近くのエオリス パルス内にあります- 北は下です。
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  ゲイルクレーター- 着陸地点が記されている - また、扇状地(青) とエオリス山の堆積層(断面図)。
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  キュリオシティ探査車の着陸地点 (緑の点) - 青い点はグレネルグ・イントリーグを示します- 青いスポットは「シャープ山の麓」を示します - 計画されている研究エリアです。
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  HiRISE ( MRO )が撮影したキュリオシティ探査車着陸地点 (「ブラッドベリー着陸」) (2012 年 8 月 14 日)。
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  キュリオシティ探査車が撮影したゲイルクレーターのアイオリス・パルスと「シャープ山」 (2012 年 8 月 6 日)。
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  エオリス山の基部の層- 挿入図の黒い岩はキュリオシティ探査車と同じ大きさです(ホワイトバランス画像)。
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  キュリオシティ探査機の北約 18 km (11 マイル) にあるゲイルクレーターの縁(2012 年 8 月 9 日)。
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  火星の「コロネーション」岩-キュリオシティ探査車に搭載されたChemCam レーザー分析装置の最初のターゲット(2012 年 8 月 19 日)。
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  「ジェイク・マティエビッチ」火星の岩-キュリオシティ探査車に搭載されたAPSXおよびChemCam機器のターゲット(2012 年 9 月 22 日)。
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  火星の「バサースト入江」の岩-キュリオシティ探査車に搭載されたMAHLIカメラが撮影(2012 年 9 月 30 日)。
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  火星探査車キュリオシティの初年度および最初の 1 マイルの横断地図(2013 年 8 月 1 日) (3D)。

• 火星 - 地質図 ( USGS、2014) (オリジナル /クロップ/フル/ ビデオ (00:56))。
• ビデオ (04:32) - 証拠: 火星には「勢いよく」水が流れていた - 2012 年 9 月