エリダニア四角形

エリダニア四角形

火星探査機レーザー高度計(MOLA) データによるエリダニア四角形の地図。最高標高は赤、最低標高は青です。
座標	南緯47度30分 西経210度00分 / 南緯47.5度 西経210度 / -47.5; -210

エリダニア四角形は、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30枚の四角形地図のうちの1つです。エリダニア四角形はMC-29（火星チャート-29）とも呼ばれます。^[1]

エリダニア四角形は、火星の南緯30度から65度、西経180度から240度の間に位置しています。テラ・キンメリアと呼ばれる古典的な地域の大部分はこの四角形内にあります。イタリアのポー川沿いの地域にちなんで名付けられました。この名前は1958年にIAUPによって承認されました。^{[2] [3]}

エレクトリス堆積物の一部である、厚さ100～200メートルの明るい色調の堆積物がエリダニア四角形を覆っています。^[4] エリダニアの多くの斜面には峡谷があり、これは流水によってできたと考えられています。

エリダニア四角形は、最近の水流によるものと考えら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、砂丘自体も非常に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、^[5]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。^{[6] [7]}

これらを説明するために多くのアイデアが提唱されてきましたが、^[8]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す。^{[9] [10]}液体の水がそれらの形成に関与していた可能性が高いこと、またそれらは非常に若い可能性があることから、科学者は、峡谷こそが生命が見つかる場所であると考えています。

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。^[11]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層で、多孔質の砂岩で構成されている場合があります。帯水層層は、水が下がらないようにする別の層の上にあります (地質学用語では不浸透性と呼ばれます)。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す。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、水が表面に流れ出す可能性があります。その結果生じる水の流れが壁を侵食して溝を形成する可能性があります。^[12]帯水層は地球上で非常に一般的です。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。^[13]

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。^{[14] [15] [16]}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。^{[17] [18] [19]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。^[20] 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。^[21]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の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放出される。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、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。火星が最も大きく傾いているとき、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。^{[22] [23]}マントル層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。^[24] 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。^{[6] [7]} 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。^[25]

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、乾燥した寒冷な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。^[26]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。^{[27] [28]} 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。^[29]

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  HiWish プログラムで HiRISE が捉えた、クレーター内の溝の広域画像。黒い帯はデータが収集されなかった部分です。この画像は、2024 年 6 月 25 日の HiRISE の今日の写真に選ばれました。
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  HiWish プログラムで HiRISE が撮影したクレーター内の峡谷。この画像は、2024 年 6 月 25 日の HiRISE の今日の写真に選ばれました。
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  HiWish プログラムで HiRISE が撮影した峡谷の窪み。この画像は、2024 年 6 月 25 日の HiRISE の今日の写真に選ばれました。
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  HiWish プログラムで HiRISE が撮影したガリー エプロン。この画像は、2024 年 6 月 25 日の HiRISE の今日の写真に選ばれました。
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  HiWish プログラムで HiRISE が撮影した峡谷の窪み。この画像は、2024 年 6 月 25 日の HiRISE の今日の写真に選ばれました。
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  HiWish プログラムで HiRISE が撮影したガリー アルコーブ。この画像は、2024 年 6 月 25 日の HiRISE の今日の写真に選ばれました。
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  HiWish プログラムで HiRISE が撮影したラベル付き溝
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した峡谷
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  エリダニアのクレーターにある峡谷。ケプラー大クレーターの北側。また、古い氷河の名残と思われる地形も見られる。右側のものは舌のような形をしている。この画像は、MOCパブリックターゲティングプログラムのもと、マーズ・グローバル・サーベイヤーで撮影された。
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  峡谷を示すHiRISE画像。スケール バーは 500 メートルです。HiWishプログラムで撮影された写真です。
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  HiWish プログラムの HiRISE が見た、壁のマントルの溝と層
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した峡谷
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した、以前の画像からのいくつかの峡谷のクローズアップ
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  前の画像の溝の 1 つにあるエプロンのクローズアップ。画像は 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 が撮影した峡谷
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した、火口内の 2 つの異なるレベルの溝
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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 で撮影された、以前の画像からの峡谷のクローズアップ画像
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  HiWish プログラムの HiRISE が捉えたクレーター内の溝の広域画像
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  HiWish プログラムの HiRISE で撮影された、以前の画像からの峡谷のクローズアップ画像
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した以前の画像からの峡谷のクローズアップ画像。湾曲した尾根は峡谷が形成される前に氷河によって形成された可能性があります。

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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した、溝のあるクレーター
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した、溝の浸食を示す溝のエプロンのクローズアップ画像
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した、小さな水路のある峡谷のクローズアップ画像。矢印は、大きな谷にある 1 つの小さな水路を指しています。

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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した、溝のあるクレーター
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した、溝のあるクレーター
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  CTX が撮影したガサ クレーター。注: ガサ クレーターは小さい方のクレーターです。ガサを形成した衝突は、瓦礫で覆われた氷河で発生したと考えられています。
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  HiRISE が捉えたガサ火口の峡谷
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  HiRISE画像で見た峡谷の幅は約1kmです。

エリダニアを含む火星の多くの地域では、巨大な砂塵旋風が起こります。火星の表面の大半は、薄くて細かい明るい塵で覆われています。砂塵旋風が通過すると、その層が吹き飛ばされ、その下にある暗い表面が露出します。

砂塵旋風は、太陽が平らで乾燥した地表付近の空気を暖めるときに発生します。その後、暖かい空気は冷たい空気の中を急速に上昇し、回転しながら前進します。この回転しながら移動するセルは、ほこりや砂を巻き上げ、きれいな地表を残します。^[30]

砂塵旋風は地上からも、軌道上からも観測されている。砂塵旋風は火星の2台の探査車の太陽電池パネルの砂塵を吹き飛ばし、探査車の寿命を大幅に延ばした。 ^[31] 双子の探査車は3か月間持続するように設計されていたが、実際には6年以上持続し、1台は8年経ってもまだ動いている。砂塵旋風の軌跡のパターンは数か月ごとに変化することが分かっている。^[32]

高解像度ステレオカメラ（HRSC）と火星探査カメラ（MOC）のデータを組み合わせた研究によると、火星のいくつかの大きな砂塵旋風は直径700メートルで、少なくとも26分間続くことが判明しました。^[33]

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  ケプラー（火星のクレーター）がマーズ・グローバル・サーベイヤーから撮影した砂塵旋風の跡
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  MOC パブリック ターゲティング プログラムのもと、マーズ グローバル サーベイヤーが撮影した、巨大な砂塵旋風によって作られた大小の軌跡のパターン。位置は南緯 55.11 度、西経 196.63 度です。

マーズ・グローバル・サーベイヤー（MGS）は火星の地殻、特にフェートンティス四分帯とエリダニア四分帯（テラ・キンメリアとテラ・シレナム）に磁気ストライプを発見した。^{[34] [35]} MGSの磁力計は、最大2000kmにわたってほぼ平行に走る幅100kmの磁化された地殻のストライプを発見した。これらのストライプは極性が交互になっており、1つのストライプの北磁極は地表から上を向き、次のストライプの北磁極は下を向いている。^[36] 1960年代に地球で同様のストライプが発見されたとき、それはプレートテクトニクスの証拠とされた。研究者たちは、火星のこれらの磁気ストライプは、プレートテクトニクス活動の初期の短期間の証拠であると考えている。^[37] 岩石が固体になったとき、それらは当時存在していた磁性を保持した。惑星の磁場は、地表下の流体の動きによって発生すると考えられている。^{[38] [39] [40]}しかし、地球の磁気ストライプと火星の磁気ストライプにはいくつかの違いがあります。火星の磁気ストライプはより幅広く、はるかに強く磁化されており、中部地殻拡大帯から広がっているようには見えません。磁気ストライプを含む領域は約40億年前のものなので、地球全体の磁場は火星の誕生から数億年しか続かなかったと考えられています。その頃、火星の核にある溶融鉄の温度は、磁気ダイナモに混ぜるのに十分なほど高かった可能性があります。ヘラスのような大きな衝突盆地の近くには磁場はありません。衝突の衝撃で岩石に残っていた磁化が消えた可能性があります。そのため、核内の初期の流体運動によって生成された磁性は、衝突後には存在しなかったでしょう。^[41]

一部の研究者は、火星は初期にはプレートテクトニクスの形態を示していたと提唱している。約39億3千万年前、火星はタルシスの下にスーパープルームを持つ一枚岩の惑星となった。^{[42] [43] [44]}

ヘマタイト（Fe ₂ O ₃ ）などの磁性物質を含む溶融岩石が磁場の存在下で冷却され固化すると、磁化されて背景磁場の極性を帯びる。この磁性は、その後岩石が特定の温度（鉄の場合はキュリー点770℃）以上に加熱された場合にのみ失われる。岩石に残る磁性は、岩石が固まったときの磁場の記録である。^[45]

エリダニア四角形と下の写真には、バルハン砂丘を含む砂丘が存在している。砂丘が形成される完璧な条件、つまり一方向からの安定した風と十分な量の砂がある場合、バルハン砂丘が形成される。バルハンは風下側が緩やかな傾斜で、風下側ははるかに急な傾斜で、角や切れ込みがよく形成される。^[46] 砂丘全体が風とともに動いているように見えることがある。火星の砂丘を観察すると、風の強さと方向がわかる。定期的に写真を撮ると、砂丘の変化や、砂丘の表面のさざ波が見られることがある。火星の砂丘は、一般的な火山岩である玄武岩から形成されたため、色が暗いことが多い。乾燥した環境では、玄武岩に含まれるオリビンや輝石などの暗い鉱物は、地球のように分解しない。稀ではあるが、玄武岩を噴出する火山も多いハワイでも黒っぽい砂が見つかる。バルハンとはロシア語で、この種の砂丘が最初にトルキスタンの砂漠地帯で発見されたことに由来する。^[47] 火星の風の一部は、春に両極のドライアイスが熱せられることで発生する。その際、固体の二酸化炭素（ドライアイス）は昇華するか直接ガスに変化し、高速で吹き飛ばされる。火星では毎年、大気中の二酸化炭素の30%が凍結して冬を迎えている極を覆うため、強風が発生する可能性が非常に高い。^[48]

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  CTX カメラ (火星探査機搭載) が撮影したハギンズ クレーター
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  CTX カメラ (火星探査機搭載) が捉えた、ハギンズ クレーターの底にある砂丘と砂嵐の跡。砂丘の黒い筋は砂嵐の跡です。注: これはハギンズ クレーターの以前の画像の拡大です。
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  CTX カメラ (火星探査機搭載) が撮影したハドレークレーター
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  CTX カメラ (火星探査機搭載) が撮影したハドレー クレーターの底の砂丘。注: これはハドレー 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 が捉えた暗い砂丘。暗い砂丘は火成岩の玄武岩で構成されています。写真の中央の暗い四角は、次の画像で拡大された領域を示しています。スケールは 500 メートルの長さです。
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  HiWish プログラムの HiRISE が捉えた暗い砂丘のクローズアップ。画像の最長辺は 1 km 強です。この画像の位置は前の画像に示されています。
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した砂丘。場所はエリダニア四角形です。
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影したクレーター底の砂丘

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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した、クレーター近くの砂丘の広い眺め
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した砂丘のクローズアップ画像
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した、火口近くの砂丘のクローズアップ画像
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した砂丘のクローズアップ カラー画像

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] [50] [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] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58]}

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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した、アレニウス クレーターの氷河の特徴。矢印は古い氷河を示しています。
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  CTX カメラ (火星探査機) が撮影したクルルス クレーター。矢印は古い氷河を示しています。
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影したクルルス火口の古い氷河
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  ランドサット 8 号が捉えた、地球の北極にあるローマー湖のエレファント フット氷河。この写真には、火星にある氷河だと考えられている多くの地形と同じ形をした複数の氷河が写っています。
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  HiWishプログラムにおけるHiRISEから見たFlow

エリダニア盆地は東経180度、南緯30度付近に位置し、場所によっては深さ1kmの大きな湖があったと考えられている。^[59] この盆地は、侵食され地形的に連結した盆地の集まりで構成されている。湖の面積は300万平方キロメートルと推定されている。この湖の水は、湖の北の境界から始まるマアディム渓谷に流れ込んだ。^[60] 周囲を谷のネットワークが取り囲んでいるが、すべて同じ標高で終わっており、湖に流れ込んでいたことを示唆している。^[61] この地域では、マグネシウムを豊富に含む粘土鉱物と乳白色のシリカが検出されている。^[62] これらの鉱物は、大きな湖が存在した証拠である。^[60]

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  エリダニア海のさまざまな部分の推定水深を示す地図。この地図の幅は約 530 マイルです。
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  エリダニア海周辺の地形がラベル付けされている

この湖の地域は、火星に古代の磁気があったことを示す強力な証拠を示しています。^[63]地球のプレート境界 と同様に、ここでも地殻が引き裂かれたことが示唆されています。この地域にはカリウムの濃度が高く、火山活動や地殻の大きな変化の原因がマントル深部にあることを示している可能性があります。^{[64] [65] [66]}

その後のCRISMによる調査で、厚さ400メートルを超える厚い堆積物が見つかりました。この堆積物には、サポナイト、タルクサポナイト、鉄を多く含む雲母（例えば、グラウコナイト、ノントロナイト）、鉄およびマグネシウム蛇紋石、マグネシウム鉄カルシウム炭酸塩、おそらく鉄硫化物が含まれていました。鉄硫化物は、火山によって熱された深海で形成されたものと思われます。マーズ・リコネッサンス・オービターの分析では、エリダニア盆地に古代の熱水海底堆積物の証拠が示され、熱水噴出孔が鉱物を多く含んだ水を直接この古代の火星の湖に汲み上げたことを示唆しています。^{[67] [68]} 一部の情報源によると、粘土堆積物の厚さは最大2kmになることがあります。^[69]

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  エリダニア海の海底の深海盆堆積物。海底の台地は、深海/氷に覆われて激しい浸食から守られていたため、そこにあります。CRISM 測定では、鉱物は海底熱水堆積物から来ている可能性があることがわかりました。生命はこの海で誕生した可能性があります。
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  火山活動によってエリダニア海の海底に鉱物が堆積した様子を示した図。塩化物は蒸発によって海岸線に沿って堆積しました。

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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影したクレーター。砂塵旋風の跡も見えます。
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  HiWish プログラムの HiRISE が捉えた、奇妙な顔の形をしたクレーターの底。ボックスは次の写真の位置を示しています。
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  前の写真で示したクレーター壁の一部のクローズアップ。壁には溝があるようです。写真は HiWish プログラムの HiRISE で撮影されました。
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影したクレーター底の表面
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  CTX カメラ (火星探査機搭載)が撮影したアレニウス クレーター
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  CTX カメラ (火星探査機搭載)が撮影したウェルズ クレーター
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  CTX カメラ (火星探査機搭載) が捉えた、ウェルズ クレーターの縁に沿った砂塵旋風の軌跡。注: これはウェルズ クレーターの以前の画像の拡大です。
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  CTX カメラ (火星探査機搭載) から見たロスビー クレーターの西側
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  CTX カメラ (火星探査機搭載) が捉えたロスビー クレーターの峡谷。注: これはロスビー クレーターの西側の以前の画像の拡大です。
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  CTX カメラ (火星探査機搭載) が撮影したマルツクレーター
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  CTX カメラ (火星探査機搭載) が捉えた、マルツ クレーターの中央の丘の溝。注: これは、マルツ クレーターの以前の画像の拡大です。
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  CTX カメラ (火星探査機搭載) が撮影したキャンベル クレーター
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  CTX カメラ (火星探査機搭載) が捉えた砂塵旋風の軌跡。注: これはキャンベル クレーターの以前の画像の拡大です。
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  CTX カメラ (火星探査機搭載) が撮影したハルデイン クレーター。床の暗い部分は砂丘です。
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  CTX カメラ (火星探査機搭載) が撮影したヴィノグラツキー クレーター
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  CTX カメラ (火星探査機搭載) が撮影したプリーストリー クレーター
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  HiWish プログラムの HiRISE で観測されたクレーター壁の層。色の違いは鉱物の違いを意味します。

火星の表面の大部分は、過去に何度も空から落ちてきた厚い氷を多く含んだマントル層で覆われている。^{[70] [71] [72]} 場所によっては、マントルに複数の層が見える。^[73] エリダニアの一部の表面は、この氷を多く含んだマントル層で覆われている。場所によっては、表面に穴が開いたり、分断されたりした質感が見られる。これらの質感は、かつて氷を含んでいた物質がその後消滅し、残った土壌が地下に崩れ落ちたことを示唆している。^[74]

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  HiWish プログラムの HiRISE で観測されたマントル層
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  気候が変化すると空から落ちてくるマントル層に覆われている場所と覆われていない場所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、緯度に依存するマントル領域を含む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、緯度に依存するマントル領域を含むクレーターのクローズアップ画像

火星の川の谷にはかつて水が流れていたという膨大な証拠がある。^{[75] [76]} 1970年代初頭に火星探査機マリナー9号が撮影した画像には、湾曲した水路の画像が見られる。^{[77] [78] [79] [80]} 実際、2017年6月に発表された研究では、火星のすべての水路を刻むために必要な水の量は、火星にかつてあったとされる海よりもさらに多いと計算されている。火星の周囲では、水は海から何度も循環して雨となっていたと考えられる。^{[81] [82]}

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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 で見た、トラフを横切るチャネル。トラフとチャネルにはラベルが付けられています。
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影したクレーター底の溝
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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 プログラムで HiRISE が見たチャンネル
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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 プログラムで HiRISE が見たチャンネル
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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 プログラムで HiRISE が見たチャンネル
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  風景に深く切り込んだ水路のクローズアップ
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  HiWish プログラムの HiRISE で見られるチャネル。これらのチャネルは時々消えるようです。しばらくの間、地中に埋もれているのかもしれません。
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した谷底の水路。小さな水路は大きな谷ができた後に形成された可能性があるので、ここには複数回水があった可能性があります。

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  エリダニア四角形の地図と主要なクレーター
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  HiRISEが捉えたアリアドネ・コレス・カオス。元の画像には多くの興味深い詳細が映し出されています。スケールバーの長さは 500 メートルです。
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  HiRISE が撮影した、アリアドネス コレスの丘陵。右の写真は、他の写真の一部を拡大したものです。
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影したクレーターの底。地面から剥がれた氷によって表面がざらざらしている。クレーターには大量の氷が堆積しており、岩や土で覆われている。
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  HiWish プログラムの HiRISE で撮影された、脳の地形を示すクレーターの底
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  HiWish プログラムの HiRISE によって観測された、暗い層の下から露出した尾根
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  HiWish プログラムで HiRISE が見たレイヤー
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  HiWish プログラムの HiRISE で観測されたクレーターの層状構造

• ロレンツ、R. 2014. デューン・ウィスパラーズ。惑星レポート: 34, 1, 8-14
• ロレンツ、R.、J. ジンベルマン。2014。「砂丘の世界：風に吹かれた砂が惑星の景観をどのように形作るか」Springer Praxis Books / 地球物理学。

ウィキメディア・コモンズには、エリダニア四角形に関連するメディアがあります。

• 溝の起源に関する多くの理論の総合的なレビュー。
• 峡谷の発見の歴史についてのよいレビュー。2017-07-06 にWayback Machineでアーカイブされました。
• 火星の氷 - ジム・セコスキー - 第 16 回国際火星協会年次大会