暗い斜面の筋

ダークスロープストリークは、火星の赤道地域の塵に覆われた斜面によく見られる、細く雪崩のような地形です。^{[2]これらは、}断崖やクレーターの壁に沿った比較的急な地形で形成されます。 ^{[3] [4]} 1970年代後半のバイキングオービターの画像で初めて認識されましたが、 ^{[5] [6]}ダークスロープストリークは、1990年代後半から2000年代にかけてマーズグローバルサーベイヤー（MGS）とマーズリコネッサンスオービター（MRO）宇宙船からの高解像度画像が利用可能になるまで詳細に研究されていませんでした。^{[1] [7]}

暗い斜面の縞模様が生成される物理的プロセスはまだ不明です。それらは、急勾配の斜面における緩い細粒物質の大量移動（つまり、塵のなだれ）によって引き起こされる可能性が最も高いです。 ^{[1] [8] [9]}なだれは明るい表面の塵の層をかき乱して除去し、より暗い基質を露出させます。^{[10]水やその他の}揮発性物質が縞模様の形成に果たす役割（もしあるとすれば）はまだ議論されています。^[11]斜面の縞模様は、現在火星で発生しているのが観察できる数少ない地質学的現象の 1 つであるため、特に興味深いものです。^{[12] [13] [14] [15] [16]}

斜面の暗い縞模様はアルベド特性です。縞模様は、縞模様と背景の斜面の明るい色調との明るさの違いとして目に見えます。通常、最高解像度 (<1 m/ピクセル) の画像を除き、縞模様を周囲と区別するための地形の 起伏は見られません。 ^[7]多くの場合、斜面の元の表面テクスチャは保存され、縞模様全体にわたって連続しており、暗い縞模様の形成に関係するイベントの影響を受けていないかのようです (左の写真)。全体的な効果は、斜面に部分的な影が落ちたのと見た目は同じです。^{[1]これらの観察結果は、縞模様を形成するプロセスが何であれ、表面の最も薄い層にのみ影響することを示しています。斜面の縞模様は周囲よりも約 10% 暗いだけですが、コントラストが強調 (}引き伸ば)されているため、画像では黒く見えることがよくあります。^[17]

アルベドの特徴は、火星の表面をさまざまな規模で覆っています。これらは、望遠鏡で火星に見られる古典的な明暗の模様を構成しています。（火星の古典的なアルベドの特徴を参照）。この模様は、表面を覆う塵の割合が異なるために生じます。火星の塵は明るい赤みがかった黄土色で、岩盤と土壌（レゴリス）は暗い灰色（変化していない玄武岩の色）です。そのため、火星の塵の多いエリアは明るく見え（高アルベド）、岩や岩の破片の割合が高い表面は一般的に暗く見えます（低アルベド）。^[18]火星のアルベドの特徴のほとんどは風によって引き起こされ、風は一部の領域から塵を取り除き、暗いラグを残します。他の領域では、塵が堆積して明るい表面を作り出します。塵の選択的な除去と堆積は、さまざまな縞（風の尾）と斑点が形成される衝突クレーターやその他の障害物の周囲で最も顕著です。^[19]

暗い斜面の条痕は比較的小さな特徴です。（写真ギャラリーのAを参照）これらは、風ではなく重力によって生成されるという点で、より大きなアルベドの特徴と異なりますが、風が最初の形成に寄与している可能性があります。^{[1] [17] [20]}（写真ギャラリーのBを参照）暗くなる原因は不明です。関与する粒子のサイズは非常に小さいと考えられています（砂、シルト、粘土サイズの粒子）。画像化できるほど大きな岩片は存在せず、下にある岩盤斜面が露出することはありません（つまり、塵が塵の表面で雪崩を起こしている）。^[21]明らかに、他の光学的、機械的、または化学的特性が暗い色調の生成に関与しています。

暗い斜面の条痕は、通常、さまざまな色調の他の斜面の条痕と同じ傾斜を共有しています。最も暗い条痕は最も新しいものと推定され、それほど暗くない条痕よりも縁がはっきりしています。^[22]この関係は、条痕が年月とともに明るくなり、より拡散することを示唆していますが、^[6]これはおそらく、大気から降り注ぐ新鮮な塵で覆われるためです。^{[7] [13]}色あせた暗い斜面の条痕を明るい斜面の条痕 (後述) と混同しないでください。火星では砂塵嵐がよく発生します。下の写真に示すように、惑星全体が砂塵嵐に包まれることもあります。

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  2001 年 6 月の砂嵐のない火星 (左) と 2001 年 7 月の世界的な砂嵐のある火星 (右)。マーズ グローバル サーベイヤーが撮影。

中程度の解像度 (20～50 m/ピクセル) では、暗い斜面の条線は、火口縁や断崖に沿って斜面に沿って並んだ細い平行の糸のように見えます。多くの場合、それらは真っ直ぐですが、湾曲していたり​​、S 字型になっていることもあります (写真ギャラリーの C を参照)。拡大すると、暗い斜面の条線は通常、細長い扇のような形をしています (右の写真)。その幅は約 20～200 メートルで、長さは一般に数百メートルから 1,000 メートル以上です。長さが 2 キロメートルを超える暗い斜面の条線はまれで、ほとんどは斜面で終わっており、平地まで伸びることはありません。^{[1] [2] [17]}

条痕は、一般的に斜面の高い位置にある一点（頂点）から始まります。頂点は、孤立した小さな尾根、こぶ、またはその他の局所的に急勾配になっている領域と関連していることが多いです。 ^[1]高解像度の画像では、頂点に小さな衝突クレーターが見えることがあります。^[7]斜面の条痕は、頂点から斜面を下るにつれて三角形に広がり、通常は条痕の長さの半分より手前で最大幅に達します。^[1] 1 本の斜面の条痕は、障害物の周りで 2 本の別々の条痕に分かれたり、吻合（編み込み）パターンを形成したりすることがあります。（フォトギャラリーの D と E を参照）斜面の条痕は、一般的に斜面の下端で複数の指状構造（指状構造）を形成します。^[7]

MROの高解像度画像科学実験（HiRISE）の画像では、多くの斜面の縞模様が起伏していることが示されています。これは、縞模様のある表面と隣接する縞模様のな​​い表面の間に地形的な区別が見られなかったという以前の説明とは対照的です。縞模様のある表面は通常、縞模様のな​​い表面よりも約1メートル低くなっています。この起伏は、最適な表示条件下での最大解像度の画像でのみ確認できます。^{[2] [7] [24]}

暗い斜面の条線は火星の赤道地域、特にタルシス、アラビア大陸、アマゾニス平原で最もよく見られる^[25]（左の写真）。北緯39度から南緯28度の間に発生し、北限では暖かい南向きの斜面に優先的に現れる。興味深いことに、斜面の条線は最高温度が275K（2℃）に達する地域とも関連しており、これは火星の水の三重点に近い温度である。この関係から、一部の研究者は液体の水が暗い斜面の条線の形成に関与していると示唆している。^{[2] [17]}

暗い斜面の縞は、標高や特定の岩盤地質の領域とは相関していないようです。これらは、滑らかで特徴がなく、おそらく若い表面から、古くてクレーターの多い斜面まで、さまざまな斜面の質感で発生します。^{[1]ただし、これらは常に、表面粗度が高く、アルベドが高く、}熱慣性が低い領域と関連しており、これは大量の塵で覆われた急斜面を示す特性です。^{[4] [6] [22] [26]}

日の出直後にドライアイスの蓄積が昇華し始めると、縞模様が形成される可能性があると言われています。夜間のCO2_霜は低緯度で広く見られます。^[27]

研究者らは、斜面の暗い縞模様の形成メカニズムをいくつか提唱している。最も広く信じられている見解は、縞模様は、急勾配の斜面における乾燥した粒状流^{[28]によって生成された塵}雪崩の結果であるというものである。塵雪崩は、地球上のゆるい雪崩に似ている。ゆるい雪崩は、寒くほとんど風のない条件下で雪が積もったときに発生し、個々の雪の結晶間の凝集力がほとんどない乾燥した粉雪となる。^[1]このプロセスにより、雪の表面に非常に浅い谷 (スラウ) が形成され、遠くから見ると、斜面の他の部分よりもわずかに暗い色調に見える。

他のモデルでは、水が湧水、^[29]湿った土石流、^[6]または塩化物に富む塩水の季節的な浸透の形で関与している。^{[12]研究者らは、}マーズ・オデッセイ中性子分光計のデータを使用して、スキアパレッリ盆地の斜面の縞模様が、典型的な背景値が 4% 未満の WEH であるのに対し、7.0 ～ 9.0 重量% の水当量水素 (WEH) を生成すると予測される領域で発生することを発見した。この関係は、高い WEH パーセンテージと暗い斜面の縞模様の発生との間に関連があることを示唆している。^[30]しかし、火星の液体の水は全体的に熱力学的に不安定であるため、大量の水を必要とするプロセス (例: 湧水) は起こりそうにない。^[13]

別のモデルでは、暗い斜面の筋は、二酸化炭素（CO2 _）ガスで潤滑された乾燥した塵の地面に沿った密度流によって生成されると提案されています。このシナリオでは、表面での小さな初期の沈下により、地下の粒子に吸着された_CO2ガスが放出されます。この放出により、ガスに支えられた塵の流れが生成され、斜面を下る希薄な密度流として移動します。このメカニズムは、異常に長い斜面の筋を説明するのに役立つ可能性があります。^{[31] [32]}

いくつかの観測結果から、斜面の暗い縞模様は衝突によって引き起こされる可能性があることが示唆されている。2007年と2010年にCTXが撮影した写真には、オリンポス山の光輪に新しい縞模様が現れたことが示された。HiRISEによる追跡画像では、縞模様の頂上に新しいクレーターが示された。研究者らは、衝突が新しい斜面の縞模様を引き起こしたと結論付けた。^[33] 衝突に関連する別の縞模様がアラビア四角形で発見された。^[34]

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  HiRISE が捉えた、最近の衝突によって生じた小さなクレーターによる新しい筋。場所はアラビア四角形です。

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砂塵のなだれを引き起こしたと考えられていたが、もしそうだとすれば、黒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。

クレーター群はオリンポス山の南510マイルの赤道付近、メデューサエ・フォッサエ層と呼ばれる地形にある。層は塵で覆われ、ヤルダンと呼ばれる風で削られた尾根がある。ヤルダンは塵で厚く覆われた急斜面であるため、衝突による爆風の衝撃が到達すると、塵が斜面を下り始めた。NASAの火星探査機マーズ・グローバル・サーベイヤーとHiRISEカメラからの写真を使用して、科学者は火星で毎年約20の新しい衝突を発見している。探査機は14年間にわたってほぼ継続的に火星を撮影しているため、最近できたと思われるクレーターの新しい画像を古い画像と比較して、クレーターがいつ形成されたかを判断できる。クレーターは2006年2月のHiRISE画像で発見されたが、2004年5月に撮影されたマーズ・グローバル・サーベイヤー画像には存在しなかったため、衝突はその時期に発生した。

クレーター群の中で最も大きいクレーターは直径約22メートル（72フィート）で、バスケットボールコートほどの広さがある。隕石が火星の大気圏を通過する際におそらく崩壊し、その結果、衝突クレーターが密集した集団ができたと考えられる。暗い斜面の筋は以前から見られており、その説明のために多くのアイデアが提案されてきた。今回の研究により、この謎がついに解明されたのかもしれない。^{[35] [36] [37]}

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  画像は隕石の爆風によって形成されたクレーター群と曲線を示しています。隕石は爆風を引き起こし、急斜面で砂塵雪崩を引き起こしました。画像はHiRISEより。
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  明暗の境界に沿った前の画像のクローズアップ。画像中央の暗い線は、曲線の明るい部分と暗い部分の境界を示しています。緑の矢印は尾根の高い部分を示しています。隕石衝突による空気の衝撃を感じて、緩んだ塵が急斜面を下って移動しました。画像は HiRISE から取得しました。

砂塵旋風は斜面に暗い縞模様を形成するきっかけとなることも観測されている。^[38]

研究チームは、インサイト着陸船によって検出された火星地震S1222の後に暗い斜面の筋が増加したことを発見した。^[39]

スロープ条痕は、現在の火星の表面に形成されている数少ない地形的特徴の 1 つです。新しい条痕は、1970 年代のバイキング探査機の画像と、1990 年代後半にMGS 火星探査機カメラ(MOC) によって同じ場所が撮影された画像を比較することによって初めて特定されました。新しい条痕の存在は、火星で少なくとも 1 年から 10 年のタイムスケールでスロープ条痕が活発に形成されていることを示しています。^{[21] [40]}その後、数日から数年の間隔を置いて重複した MOC 画像を使用した統計処理により、火星では 1 日あたり約 70 の速度でスロープ条痕が形成される可能性があることが示されました。この速度が正確であれば、スロープ条痕は火星の表面で観察される最も動的な地質学的特徴であることが示唆されます。^[13]

斜面の暗い縞模様は、新しい縞模様が現れるよりもはるかに遅い速度で消えていく。バイキングの画像で確認された縞模様のほとんどは数十年経ってもまだ見えるが、いくつかは消えている。研究者は、縞模様が現れる速度は消える速度の10倍で、火星の斜面の縞模様の数は過去30年間で増加したと推測している。この不均衡が地質学的に重要な期間続いた可能性は低い。この不均衡に対する考えられる解決策の1つは、縞模様は何世紀も続くが、非常にまれではあるが激しい砂嵐（バイキング以来火星で観測されていない規模の嵐）の後に一斉に消去されるというものである。嵐が収まった後、厚い新鮮な塵の層が堆積し、縞模様形成の新しいサイクルが始まる。 ^{[13] [20]} Icarusに掲載された最近の研究では、縞模様は約40年続くことがわかった。研究者たちは、バイキングの画像と火星探査機CTXの画像を使って、リュクス溝の領域を調べた。バイキングで最初に観測されたものはすべて消えていたが、新しいものに置き換えられた。^[41]

暗い斜面の筋は、火星の他の小規模な斜面関連の特徴と関連して、または表面上は類似して発生します。これらには、明るい斜面の筋、雪崩跡、および繰り返される斜面線が含まれます。ウォーター トラックは、地球の極地で発生する特徴です。これらは暗い斜面の筋や繰り返される斜面線に似ていますが、火星ではまだ説明されていません。火星の斜面の特徴の多くは、乾燥した物質の消失と、反対側の端点を占める小規模な河川(水関連) 活動を伴う一連のプロセスによって発生した可能性があります。^[10] ガリーは、火星の中緯度南半球の斜面でよく見られるもう 1 つの特徴です。これらは文献で多くの注目を集めていますが、ここでは説明しません。

明るい斜面条痕は、周囲よりも明るい色調（約 2%）の条痕です。^[1]（フォトギャラリーの F を参照）。明るい斜面条痕は暗い斜面条痕よりもはるかにまれですが、両方のタイプの条痕は同様の形態を持ち、火星の同じ領域で発生します。証拠は、明るい斜面条痕が暗い斜面条痕よりも古いことを示しています。新しい明るい斜面条痕はこれまで観測されておらず、一部の画像では暗い斜面条痕が明るい斜面条痕の上に重なっているのが見られ、前者が後者よりも新しいことを示しています。明るい斜面条痕は、部分的に退色した段階を過ぎた古い暗い斜面条痕から形成される可能性があります。この仮説は、明るい斜面条痕が新しい暗い斜面条痕の形成率が低い領域でわずかに一般的であることを示す地理的証拠によって裏付けられています。言い換えると、明るい条痕が比較的多い領域は活動が少なく、古い暗い条痕の個体数が多い傾向があります。^[20]

斜面の縞模様が豊富な地域には、明らかに異なる種類の雪崩跡も存在します。この跡は、形態と大きさにおいて斜面の縞模様に似ています。(写真ギャラリーの G を参照) 通常は数メートルの深さで、数百メートルの長さがあります。これらは、斜面の高い位置にある 1 つの地点 (小さく、ほとんど解像されていない衝突クレーターの場合もあります) から始まります。端は三角形に斜面の下流に放射状に広がっています。記録されている例の約半数では、斜面の下流の端に低い堆積物が見られます。当初は「数メートルの厚さの雪崩跡」と呼ばれていたこれらの特徴は、斜面の縞模様とは別のものと考えられていました。しかし、MROのHiRISE機器による高解像度の画像では、数メートルの厚さの雪崩跡と斜面の縞模様は関連しており、塵の雪崩によって形成された一連の活動的な質量消失特徴の一部であることが示唆されています。^{[7] [42]}

2011 年の夏、サイエンス誌に^[43]液体の水の季節的な放出によって形成されたことを示唆する特徴を持つ新しい種類の斜面地形に関する論文が掲載されました (フォト ギャラリーの H と I を参照)。「反復斜面線状地形」(RSL) ^[44]と呼ばれるこの地形は、かなりのメディアの注目を集めました。^{[45] [46]} RSL は、南半球の緯度 48°S から 32°S の間の赤道に面した急斜面に優先的に発生する、幅の狭い (0.5 から 5 メートル) 暗い模様です。繰り返し撮影されたHiRISE画像では、この模様は温暖な季節に現れて徐々に大きくなり、寒い季節には薄れることが示されています。^[43] RSL は、暗い斜面の縞模様と表面的にしか似ていません。幅がはるかに狭く、地理的な発生パターンや斜面の特性が暗い斜面の縞模様とは異なります。^[47] RSLは、季節的に表面温度が250〜300K（-23〜27℃）と高い岩盤斜面で発生するようです。これらの場所は、火星の特定の時期に湧出する塩水の流れに有利である可能性があります。[ ^43] RSLとは異なり、暗い斜面の縞は火星の年間を通じて散発的に発生するようで、その発生は季節や大規模な地域的イベントとは無関係のようです。^[48]

ウォーター トラックは、地球の北極および南極地域の永久凍土が優勢な地形によく見られる、あまり研究されていない斜面の特徴です。これらは土壌水分が豊富なゾーンで、表面のすぐ下にある永久凍土 (氷床)の上を水が下り坂に流れます。ウォーター トラックは火星で具体的に確認されていませんが、いくつかの研究者が火星の斜面の筋と形態学的および分光学的に類似していることを指摘しています。 ^[49]暗い斜面の筋と同様に、ウォーター トラックは、下り坂方向に細長く伸びた、細く線状に近い特徴です。通常、周囲に比べてわずかに暗く、検出可能な起伏はほとんどまたはまったくありません。ピーク流量時には、通常幅 60 メートル未満、長さ数百メートルの湿った暗い土の斑点として現れます。^[12]暗い表面の変色は、冬の間に凍ったウォーター トラックでは消え、ほとんど検出できなくなります。^[49]

以下の画像には、暗い縞模様やそれに関連する特徴が見られます。キャプションやテキストで説明されている特徴を確認するには、画像をクリックして拡大する必要がある場合があります。

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  A.暗い斜面の筋は、クレーターの南東の壁に沿った小さな線状のアルベド特性です。はるかに大きな、風に関連したアルベド特性 (画像中央上部の楕円形の部分) と比較してください。この画像は、火星探査機マーズ オデッセイのTHEMIS VISによるものです。幅は約 25 km です。上部が北です。
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  B.この暗い斜面の筋は、砂塵旋風の風によって発生した可能性があります。細い砂塵旋風の跡が、斜面の筋の頂点を横切って見えます。この火星探査機(MRO) HiRISE の画像は、幅 1.8 km で、Schorghofer他 ( 2007)、136 ページ、図 5 に基づいています。
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  C.マーズ・グローバル・サーベイヤー(MGS)の火星探査カメラ(MOC)が捉えた、ディアクリア四角形の暗い筋。
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  D. MOCが撮影したフレグラ・ドルサ地域の暗い斜面の筋。画像中央付近の筋は小さな丘の周囲に逸れています。画像の幅は約 3 km (1.9 マイル) です。
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  E. MOCで見た Lycus Sulci 地域の編み込まれた (吻合した) 斜面条痕。その形態は流動によって生じた特徴に似ています。画像の幅は約 3 km (1.9 マイル) です。
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  F. MOCが撮影したアラビア・テラのこの衝突クレーターの壁には、暗い斜面の筋と明るい斜面の筋が両方見られます。測光分析により、筋の明るさは固有のものであり、照明条件や視野の形状によるものではないことが示されています。^[1]
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  G.暗い斜面条痕を伴う浅い雪崩跡。斜面条痕は雪崩跡と同じ鋭い頂点と三角形の面を持つ形態をしており、両方の特徴が同様の起源を持つことを示唆している。画像はHiRISEから提供された。
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  H. HiRISEで見た繰り返し斜面線。
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  I.火星の斜面における季節的な暗黒流、「反復斜面線状現象」（RSL）（2007年11月2日）。^[44]
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  HiWish プログラムの HiRISE によって撮影された、台座クレーターの頂上近くの暗い斜面の筋。
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  HiWish プログラムの HiRISE によって観測された、台座クレーター付近の暗い斜面の筋と層。
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  HiWish プログラムの HiRISE で観測された若い暗い縞と古い暗い縞。場所はDiacria 四角形です。
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  HiWish プログラムの HiRISE で観測された斜面の暗い縞模様。矢印は、岩が縞模様の形状にどのように影響したかを示しています。
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  HiWish プログラムの HiRISE で観測された斜面の暗い縞模様。矢印は、岩が縞模様の形状にどのように影響したかを示しています。
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  HiWish プログラムの HiRISE が捉えた、暗い斜面の筋があるメサの広域画像
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  HIRISE が撮影した、メサの壁に沿った暗い斜面の縞模様の大きなグループ
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  HiRISE が捉えた、斜面の暗い筋の端のクローズアップ画像
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  HIRISE が撮影した、メサの壁に沿った暗い斜面の縞模様。写真の幅は約 1 km です。
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  HiRISE が捉えた、斜面の暗い筋の端のクローズアップ画像
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  オリンポス山のオーレオール内の尾根の斜面の縞模様の変化を示すアニメーション。この変化は 6 年間で起こった。この写真は、2024 年 1 月 13 日の HiRISE 写真に選ばれました。

• Barlow, NG (2008).火星：その内部、表面、大気への入門; Cambridge University Press: Cambridge, UK, ISBN 978-0-521-85226-5 . 
• ハートマン、ウィリアム、K.（2003）。『火星旅行者ガイド：赤い惑星の神秘的な風景』、ワークマン：ニューヨーク、ISBN 0-7611-2606-6。