火星探査機マーズ・リコネッサンス・オービターが火星に水が存在する証拠を発見

マーズ・リコネッサンス・オービターのHiRISE装置は、火星が水に関連したプロセスの豊かな歴史を持っていたことを強く示唆する多くの画像を撮影しました。火星の多くの特徴は、大量の水によって作られたように見えます。火星がかつて大量の水を持っていたことは、2015年3月に発表された研究の同位体研究によって確認されました。この研究では、科学者チームが、氷冠が地球の7倍もの重水素で高度に濃縮されていたことを示しています。これは、火星が今日の極冠に蓄えられている量の6.5倍の水を失ったことを意味します。水は、低地のボレウム海に一時期海を形成していたでしょう。水の量は火星を約140メートル覆​​っていた可能性がありますが、場所によっては深さがほぼ1マイルの海にあった可能性があります。^{[1] [2]}

HiRISE による大きな発見は、温泉の証拠を発見したことです。温泉にはかつて生命が存在した可能性があり、現在では保存状態の良い生命の化石が含まれている可能性があります。

火星の温暖な斜面（回帰斜面線、回帰斜面線、RSLとも呼ばれる）の季節的な流れ^{[3] [4] [5]は、}火星で最も暖かい月に発生する塩水の流れであると考えられています。実際、火星の一部に現在も水が流れていることを示す写真や分光学的証拠が数多くあります。^{[6] [7] [8]}

一部の研究者は、火星の薄い大気中の水の沸騰が流れを助けているのではないかと提唱している。水が沸騰すると土粒子が跳ね返り、斜面を流れ落ちるのを助ける。^{[9] [10] [11]}

2016年にIcarus誌に発表された研究で、デイビッド・スティルマン率いるチームは、マリネリス峡谷内で繰り返し出現する斜面線を239か所特定した。火星の線状地形の約半分はマリネリス峡谷にある。線状地形が長くなるかどうかは斜面の向きによって決まることがわかった。マリネリス峡谷内では、どの季節でも線状地形が長くなることが観察された。この長い活動期は、線状地形に水を供給するかなりの水源があるに違いないことを示唆している。計算によると、線状地形はマイナス27度からマイナス9度の間で活動し、観測された活動を示す。水が数十重量%の塩分を含む塩水であれば、このような活動が起こるだろう。^[12]

これらの特徴は当初、現在の水の流れの証拠であると考えられていましたが、いくつかの研究では、水はほとんどまたはまったく関与していない可能性があることが示されています。マーズオデッセイ中性子分光計のデータ分析により、RSLサイトには、同様の緯度にある他の場所よりも多くの水が含まれていないことが明らかになりました。著者は、RSLは大規模な地表近くの塩分を含んだ帯水層から供給されていないと結論付けました。このデータから、深く埋まった氷、大気、または深く埋まった小さな帯水層からの水蒸気がまだ存在する可能性があります。^[13]

Nature Geoscience に掲載された研究によると、反復斜面線の形成にはほとんど水が関与していないことが示唆されている。なぜなら、これらの線は急斜面、つまり乾燥した砂や塵が流れ落ちる斜面でのみ発生するからである。水が関与していた場合、線の一部はより低い斜面へと移動する。しかし、少量の水がそのプロセスを開始する可能性はある。^{[14] [15] [16]} 火星の 4 年間にわたる研究では、線の原因は乾燥した場所にある可能性が最も高いと結論付けられた。研究対象地域であるティヴァトクレーターでは、落石痕が反復斜面線 (RSL) と同時に消えており、クレーター全体で消えていくメカニズムが働いていることを示唆している。^[17]

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  夏季に拡大するニュートンクレーターの暗黒の流れ (ビデオ GIF)。
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  ホロヴィッツクレーターの斜面を流れる温暖な季節（ビデオGIF）。

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  バイキングが撮影した火星の円盤の画像。矢印は、次の HiRISE 画像で繰り返される傾斜線の位置を示しています。
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  コプラテス カシュマ付近の特徴を示すラベル付き地図。矢印は、次の HiRISE 画像で繰り返し発生する斜面線の位置を示しています。
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  HiWish プログラムの HiRISE で見た Valles Marineris の一部の広角画像。ボックスには、次の画像で拡大表示される繰り返し傾斜線の位置が表示されます。
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  HiWish プログラムの HiRISE で撮影された、反復斜面線のクローズアップ カラー画像。矢印は、いくつかの反復斜面線を示しています。扇状地は、過去の反復斜面線によって形成された可能性があります。
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  反復斜面線は、斜面が最も暖かいときに伸びます。赤道付近では、RSL は北半球の夏には北半球の斜面で伸び、南半球の夏には南半球の斜面で伸びます。

エリダニア湖は、理論上は表面積がおよそ 110 万平方キロメートルの古代の湖である。^{[18] [19] [20]} 最大深度は 2,400 メートル、容積は 562,000 ^kmである。地球上で最大の陸地に囲まれた海であるカスピ海よりも大きく、火星の他のすべての湖を合わせたよりも多くの水を含んでいた。エリダニア海には、アメリカの五大湖すべての 9 倍以上の水が含まれていた。^{[21] [22] [23]} 湖の上部表面は、湖を取り囲む谷のネットワークの標高にあると想定されており、それらは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。^{[24] [25] [26]}

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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

CRISMによる調査により、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、グラオナイト、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、おそらく鉄硫化物などの鉱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水から深海で形成されたと考えられます。このような熱水作用に分類されるプロセスは、生命が誕生した場所であった可能性があります。^[23] サポナイト、タルク、タルクサポナイト、ノントロナイト、グラオナイト、蛇紋石はすべて、地球の海底でよく見られます。^{[27] [28] [29]} 地球上での生命の最古の証拠は、エリダニア盆地で見つかったものと類似した海底堆積物に現れています。^[30] そのため、エリダニアの物質サンプルは、初期の地球の環境についての洞察を与えてくれるかもしれません。海岸線があった場所で塩化物堆積物が見つかりました。それらは海から蒸発した水として堆積しました。これらの塩化物堆積物は薄い（30メートル未満）と考えられています。なぜなら、いくつかのクレーターは噴出物に化学物質を示さないからです。クレーターの噴出物には地表下の物質が含まれているため、塩化物堆積物が非常に深いところにあった場合は噴出物に現れていたはずです。^[31]

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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す図。塩化物は蒸発によって海岸線に沿って堆積しました。

2010年1月号のIcarusに掲載された研究では、Valles Marineris周辺の地域では降水量が持続していることを示す強力な証拠が報告されている。^{[32] [33]}そこにある鉱物の種類は水と関連している。また、小さな分岐水路の密度が高いことから、地球上の河川に似ていることから、降水量が多いことが示唆されている。

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  HiRISE が捉えた、イウス峡谷の縁近くの水路。これらの水路のパターンと高密度は、水源が降水であることを裏付けています。場所はコプラテス四角形です。
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  HiRISE が捉えたキャンドール高原の水路。場所はコプラテス四角形。画像をクリックすると、持続的な降水を示す強力な証拠となる、分岐した小さな水路が多数表示されます。

火星には、逆さまの地形が見られる場所があります。これらの場所では、川床は窪みではなく隆起した地形として現れます。逆さまになったかつての川筋は、大きな岩石の堆積や、ゆるい物質の固化によって生じた可能性があります。いずれの場合も、侵食によって周囲の土地が侵食され、その結果、隆起した尾根として古い川筋が残ります。尾根は侵食に対してより耐性があるためです。HiRISE で撮影された以下の画像は、逆さまになった古い川筋である曲がりくねった尾根を示しています。^[34]

2010年1月に発表された論文では、多数の科学者が、過去に水が存在したことを示す逆転した水路と鉱物の存在を理由に、宮本クレーターで生命を探索するという考えを支持した。^{[33] [35]}

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  アントニアディクレーターの逆流水路。場所はシルティス・マヨール四角形。
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  Juventae Chasma近くの反転した水路。水路はかつては普通の水路でした。スケール バーの長さは 500 メートルです。場所はコプラテス四角形です。
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  シルティス・マヨール四角形内の多数の分岐を持つ逆水路。
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  HiWish プログラムの HiRISE が捉えた、パラナ バジェス地域の反転地形の例。
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  HiWish プログラムの HiRISE で観測された、逆転した可能性のある河川の流路。尾根はおそらくかつては河川の谷だったが、堆積物で固まったものと考えられる。そのため、周囲の物質を削り取った侵食に対して尾根は強化された。照明は左 (西) から。
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  HiWish プログラムの HiRISE によって観測された、火口斜面の逆流した水路。場所はDiacria 四角形です。

科学者たちは、マーズ・グローバル・サーベイヤー、マーズ・オデッセイ、マーズ・リコネッサンス・オービターのデータを使用して、広範囲にわたる塩化物鉱物の堆積物を発見した。これらの塩化物堆積物の一部は、無水塩化物塩と地域的な玄武岩質レゴリスの混合物であることが確認されている。これらは火星の南部高地に位置する。^[36]通常、塩化物は溶液から最後に出てくる鉱物である。下の写真は、フェートンティス四角形内のいくつかの堆積物を示している。証拠は、堆積物が鉱物に富んだ水の蒸発から形成されたことを示唆している。火星の表面の広い範囲に湖が点在していた可能性がある。炭酸塩、硫酸塩、シリカはそれらの前に沈殿するはずである。硫酸塩とシリカは火星探査車によって発見されている。塩化物鉱物のある場所には、かつてさまざまな生命体が生息していた可能性がある。さらに、そのような地域には古代の生命の痕跡が保存されているはずである。^[37]

火星の岩石は、多くの異なる場所で地層と呼ばれる層として頻繁に発生していることがわかっています。コロンバスクレーターは、層を含む多くのクレーターの1つです。^[38]岩石はさまざまな方法で層を形成できます。火山、風、または水が層を形成します。^[39] 火星の多くの場所で、層状に並んだ岩石が見られます。科学者は、火星で層が見つかったことを喜んでいます。なぜなら、層は大きな水域の下で形成された可能性があるからです。層は、地下水が上昇して鉱物を沈殿させ、堆積物を固めることによって形成される可能性があります。その結果、硬化した層は浸食からより保護されます。このプロセスは、湖の下で層が形成される代わりに発生する可能性があります。

時には層が異なる色を呈する。火星の明るい色調の岩石は、硫酸塩のような含水鉱物と関連づけられている。火星探査車 オポチュニティは、いくつかの機器を使ってそのような層を間近で調査した。いくつかの層は、細かい塵に砕け散るように見えることから、おそらく細かい粒子でできている。対照的に、他の層は大きな岩に砕け散るため、おそらくはるかに硬い。火山岩である玄武岩は、岩でできた層を形成すると考えられている。玄武岩は火星のいたるところで確認されている。軌道を周回する宇宙船の機器は、いくつかの層で粘土（フィロケイ酸塩とも呼ばれる）を検出した。 ^{[40] [41]} 科学者たちは、火星で硫酸塩や粘土などの含水鉱物が見つかることに興奮している。なぜなら、それらは通常、水の存在下で形成されるからである。^[42] 粘土やその他の含水鉱物を含む場所は、生命の証拠を探すのに適した場所であろう。^[43]

MROのSHARAD （浅いレーダー探知機）で収集されたデータを使用したさらなる研究により、北極のプラナム・ボレウムの下に泥が混じった氷水の層が発見された。この層は火星の地球温暖化と寒冷化のサイクルから生じたと考えられている。寒冷期には水が両極に移動して氷水の層を形成し、その後の温暖化では、解けなかった氷水が表面の暴風による塵や泥の層で覆われ、氷水の保存に役立った。^{[44] [45]}

以下は、HiRISE で研究されたレイヤーの多くの例のうちのいくつかです。

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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した、台座クレーターのキャップ ロックの下の層。台座クレーターは、はるかに大きなティコンラボフ クレーター内にあります。
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  HiWish プログラムの HiRISE が観測した、台座クレーターのキャップ ロックの下のいくつかの層のクローズ アップ。
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  HiWish プログラムの HiRISE によって観測された、台座クレーターのキャップ ロックの下のいくつかの層と暗い斜面の筋のクローズ アップ。
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影したアラビアのビュート内の層。
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  HiWish プログラムの HiRISE が見たアラビアの地層。
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  Eos Chaosの明るい色のレイヤー。場所はCoprates 四角形です。
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  コロンブスクレーターの層。この疑似カラー画像の幅は約 800 フィートです。一部の層には水和鉱物が含まれています。場所はメムノニア四角形です。
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  オフィール カズマの壁。場所はコプラテス広場です。
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  チトニウムカズマ。場所はコプラテスの四角形です。
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  ジュベンタエ・カズマの西側の地層。スケールバーの長さは 500 メートル。場所はコプラテス四角形。
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影したビュート。ビュートには層状の岩があり、その上には硬くて耐久性のあるキャップ ロックがあり、その下にある岩を浸食から保護しています。
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  HiWish プログラムの HiRISE によって撮影された、メムノニア四角形内のマンガラ ヴァレスにあるビュート群の基部で露出した地層。矢印は穴の中にある岩を指しています。穴は風、岩の熱によって地面の氷が溶けること、またはその他のプロセス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 が捉えたファーソフクレーターの層
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  HiRISE が捉えた、ファーソフ クレーターの層のクローズアップ。注: これはファーソフ クレーターの以前の画像の拡大です。
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  サッカー場の大きさを示すボックスが付いたフィルソフクレーターの層。HiWish プログラムのもとで HiRISE によって撮影された写真。
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した、ファーソフ クレーターの地層と断層。矢印は 1 つの大きな断層を示していますが、画像には他にも小さな断層があります。

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。^[46] 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。しかし、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。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。

マントルは、異なる気候の時に雪や氷で覆われた塵の粒子として空から降ってきた氷を多く含む塵であると一般に認められています。^[47] マントルが氷を多く含む性質の証拠の1つは、氷の一部が溶けて形成される溝の存在です。^{[48] [49] [50]}

以下の画像はすべて HiRISE で撮影されたもので、この滑らかなマントルのさまざまな様子を示しています。

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  この緯度に典型的な特徴を持つニジェール渓谷。シェブロン パターンは、氷を多く含む物質の移動によって生じます。画像をクリックすると、シェブロン パターンとマントルが表示されます。場所はヘラス四角形です。
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  マントルを層ごとに分解したもの。場所はノアキス四角形。
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  HiWish プログラムで HiRISE が観測した、マントル被覆の有無を示す表面の様子。場所はPhaethontis 四角形のTerra Sirenumです。
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  HiWish プログラムで HiRISE が観測したマントル堆積物の層。マントルはおそらく、異なる気候の間に降った雪と塵から形成された。場所はタウマシア四角形。
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  HiRISE 画像は、フェートンティス四角形のクレーターの一部を滑らかなマントルが覆っている様子を示しています。クレーターの外縁に沿って、マントルが層状に表示されています。これは、マントルが過去に複数回堆積したことを示しています。写真は HiRISE の HiWish プログラムで撮影されました。次の画像では、層を拡大しています。
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  マントル層の以前の画像の拡大。4～5層が見える。場所はファエトンティス四角形。

リングモールドクレーターは火星にあるクレーターの一種で、パン焼きに使われるリングモールドに似ています。氷への衝突によってできたと考えられています。氷は破片の層で覆われています。火星の埋没氷のある場所で見つかります。実験室実験により、氷への衝突によって「リングモールド形状」が形成されることが確認されています。氷への衝突によって氷が温められ、リングモールド形状に流れ込みます。

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  リング状のクレーターは、衝突が氷の層を貫通したときに形成されます。跳ね返りによってリング状の形状が形成され、その上に塵や破片が堆積して氷を断熱します。
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  HiWish プログラムの HiRISE によって撮影された、クレーターの底にあるリングモールドクレーター。場所はイスメニウス湖の四角形です。
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  HiWish プログラムの HiRISE によって撮影された、クレーターの底にあるさまざまなサイズのリング型クレーター。場所はイスメニウス湖の四角形です。
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  HiWish プログラムの HiRISE が捉えたリングモールドクレーターの広域画像
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  HiWish プログラムの HiRISE が捉え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の領域を示す以前の画像の拡大です。

火星の軌道と傾きの変化により、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、塵と混ざります。火星の大気には、微細な塵粒子が大量に含まれています。^[51] 水蒸気は粒子上で凝縮し、水のコーティングによる追加の重量により、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、塵が残り、残りの氷を断熱します。^[52]

HiRISEは、最近の液体の水の流れによって生じたと推定される溝の観測を数多く行ってきました。多くの溝は、変化が起こっているかどうかを確認するために何度も撮影されています。溝の繰り返しの観測では、わずか数年間の液体の水によって引き起こされたと主張する科学者もいます。^[53] また、流れは単なる乾燥した流れだったと言う人もいます。^[54] これらは、マーズ・グローバル・サーベイヤーによって初めて発見されました。

地表の溝や水路の形成に関する他の理論としては、風食、^[55]、液体二酸化炭素、^{[56] 、液体メタン[57]}などが挙げられます。

HiRISEによる観測では、南半球の峡谷、特に新鮮と思われる峡谷で広範囲にわたる活動が見られた。大きな水路の切り込みと大規模な土砂移動が見られた。^{[58] [59]} 峡谷活動のタイミングは季節的であり、季節的な霜が存在し、解凍される期間に起こる。

過去数年間の観察は、現在活発なガリー形成は主に季節的なCO ₂霜によって引き起こされているというモデルを裏付けています。^[58] 2015年の会議で説明されたシミュレーションでは、地下に閉じ込められた高圧のCO _{2ガスが土石流を引き起こす可能性があることが示されています。} ^[60] これにつながる条件は、ガリーが発生する緯度で見つかります。^[61] この研究は、「CO 2 昇華によって引き起こされる土石流による火星のガリーの形成」と題された後の論文で説明されました。^[62] このモデルでは、CO ₂氷は寒い冬に蓄積します。氷で固められた土で構成される凍った永久凍土層の上に積み重なります。春のより強い日光が始まると、光が半透明のドライアイス層を透過し、結果として地面を温めます。CO ₂氷は熱を吸収して昇華します。つまり、固体から直接ガスに変化します。このガスは氷と凍った地面の間に閉じ込められているため、圧力が高まります。最終的には、圧力が十分に高まり、氷を突き破って土粒子を巻き込むほどになります。土粒子は加圧されたガスと混ざり合い、斜面を流れ落ちて溝を刻む流体として機能します。^[63]

以下は、HiRISE で研究された数百の溝の一部です。

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  HiWish プログラムの HiRISE が捉えた、谷間の峡谷と近くのクレーター。スケール バーの長さは 500 メートルです。場所はPhaethontis 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内の溝のクローズアップ。場所はPhaethontis 四角形です。
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  HiWish プログラムの HiRISE が捉えた、谷間の溝のクローズアップ。これらは火星で見られる小さな溝の一部です。場所はPhaethontis 四角形です。
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  HiWish プログラムで HiRISE が撮影したニュートン クレーター近くの峡谷。古い氷河があった場所にはラベルが付けられています。画像は Phaethontis 四角形から。
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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。エリダニア四角形からの画像。
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影したニュートン クレーター近くの峡谷。
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  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。
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  HiWish プログラムの HiRISE で確認された、複数のチャネルとパターン化された地面を示す溝のクローズアップ。
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した峡谷のグループ。場所はThaumasia 中庭です。
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  前の画像の一部を拡大したもので、大きな溝の中に小さな溝が見える。これらの溝にはおそらく複数回水が流れていたと思われる。場所はタウマシア四角形。
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  HiWish プログラムの 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です。
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  クレーター内の溝のクローズアップ。大きな谷間の溝と溝のカーブが見える。これらの特徴は、水の流れによってできたことを示唆している。注: これは、HiWish プログラムの HiRISE による以前の画像の拡大です。場所はエリダニア四角形です。
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  溝ネットワークのクローズアップ。分岐した溝と曲線が見られます。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ます。注: これは、HiWish プログラムの 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の拡大です。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 で撮影された、クレーター壁の 2 層にある溝。2 層の溝は、当初示唆されたように帯水層で形成されたものではないことを示唆しています。場所はPhaethontis 四角形です。
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  中央峰のローゼクレーターの溝。画像はアルギュル四角形にあります。中央峰に溝があることは、最初に示唆された帯水層によって形成されたという考えに反しています。
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  主要部分にラベルが付けられた溝の画像。火星の溝の主要部分は、アルコーブ、チャネル、エプロンです。この溝にはクレーターがないため、比較的新しいものと考えられます。写真は、HiWish プログラムのもと、HiRISE によって撮影されました。場所はPhaethontis 四角形です。
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  ガリーエプロンのクローズアップ。クレーターがないので非常に若いことがわかります。場所はPhaethontis 四角形です。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 が撮影したクレーターの壁の溝。場所は、Mare Acidalium 四角形です。
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  HiRISE の HiWish プログラムで撮影されたガリー チャネルのクローズアップ。この画像には、チャネルに沿って多数の流線型の形状といくつかのベンチが示されています。これらの特徴は、流水によって形成されたことを示しています。ベンチは通常、水位が少し下がり、しばらくそのレベルに留まったときに形成されます。画像は HiRISE の HiWish プログラムで撮影されました。場所は、Mare Acidalium 四角形です。これは前の画像の拡大版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 が撮影した、フェートンティス四角形のクレーターの溝
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  溝の中の水路のクローズアップ。水路の経路が時間とともに変化したことを示しています。この特徴は、堆積物の多い流水によって形成されたことを示唆しています。写真は、HiWish プログラムの HiRISE で撮影されました。場所は、Mare Acidalium 四角形です。これは、 Phaethontis 四角形にある以前の画像の拡大版であることに注意してください。

氷河は、現在または最近流れている氷の塊と大まかに定義され、現代の火星表面の広いが限られた地域に存在してい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。^{[64] [65] [要ページ]}粘性流特徴として知られる表面のローブ状の凸状特徴とローブ状のデブリエプロンは、非ニュートン流の特徴を示し、現在ではほぼ満場一致で真の氷河であると見なされています。^{[64] [66] [67] [ 68] [69] [70] [71] [72] [73]}しかし、表面上のその他のさまざまな特徴も、氷河の流動に直接関連していると解釈されており、たとえば、溝状地形、^{[64] [74]} 線状の谷充填、^{[70] [72]} 同心円状のクレーター充填、^{[66] [75]}弓状の尾根などがあります。^{[73] 中}緯度地域や極地の画像に見られるさまざまな表面の質感も、氷河の昇華に関連していると考えられています。^{[75] [76]}

火星探査機マーズ・リコネッサンス・オービターのレーダーは、LDAの上部と底部から強い反射を示しており、純粋な水氷が形成の大部分を占めていたことを意味している（2つの反射の間）。^{[77] [78]} ローブ状の土石流、同心円状のクレーター充填物、線状の谷流の表面は似ているため、いずれも比較的薄い絶縁性の土石層の下に水氷が含まれていると推測される。

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  HiWish プログラムの HiRISE で観測された、閉鎖セル脳地形。このタイプの表面は、葉状の破片のエプロン、同心円状のクレーター充填物、線状の谷充填物でよく見られます。

LDA やその他の氷河地形に水氷が存在する可能性は、さらに低緯度でも水が見つかることを示しています。将来の火星移住者は、はるか高緯度まで行かなくても、これらの氷床を利用できるようになります。これらの氷河地形が火星の他の水源に比べて優れているもう 1 つの点は、軌道から簡単に検出して地図を作成できることです。下に示すのは、北緯 38.2 度のフレグラ山脈の葉状の破片の堆積物です。LDA で水氷が発見されたことで、火星で簡単に入手できる範囲が大幅に広がりました。^[79] 宇宙船を火星の赤道近くに着陸させる方がはるかに簡単なので、赤道に近いほど将来の移住者にとって有利になります。

葉状破片エプロン

バイキング探査機の時代から興味深いのは、崖を取り囲む堆積物です。これらは現在、ローブ状デブリエプロン(LDA) と呼ばれています。これらの地形は凸型で、崖や断崖からの緩やかな傾斜をしています。これは、急峻な崖から流れ出たことを示しています。さらに、ローブ状デブリエプロンは、地球上の岩石氷河と同じように、表面の線状構造を示すことがあります。^{[65] [ページが必要]}

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  CTX が撮影したメサの周囲の葉状デブリ エプロン (LDA)。メサと LDA にはラベルが付けられており、それらの関係がわかります。レーダー研究により、LDA には氷が含まれていることが判明しており、将来の火星移住者にとって重要なものになる可能性があります。場所はイスメニウス湖の四角形です。
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した、ロベートデブリエプロン (LDA) のクローズアップ
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  セブレニア四角形、フレグラ山地の葉状のデブリ エプロン。デブリ エプロンは、おそらくほとんどが氷で、その上に岩のデブリが薄く覆っているため、将来の火星移住者にとって水源となる可能性があります。スケール バーの長さは 500 メートルです。
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  葉状の堆積物エプロンの表面のクローズアップ。地球上の岩石氷河によく見られる線に注目してください。画像はヘラス四角形にあります。
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  斜面に沿った葉状の瓦礫のエプロンの様子。画像はアルカディア中庭にあります。
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  葉状の破片のエプロンが始まる場所。動きを示す縞模様に注意してください。画像はイスメニウス湖の四角形にあります。

線状の谷埋め

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  メサの広域 CTX ビューには、ローブ状のデブリ エプロン (LDA) と線状の谷の充填が示されています。どちらもデブリで覆われた氷河であると考えられます。場所は、イスメニウス湖の四角形です。
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  メサの以前の CTX 画像から、葉状の破片エプロンのクローズアップ。画像は、オープンセル ブレイン テレインと、より一般的なクローズドセルブレイン テレインを示しています。オープンセル ブレイン テレインには、氷のコアが含まれていると考えられています。画像は、HiWish プログラムの HiRISE から取得されました。
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  次の画像の起源を示すコンテキスト画像。場所は線状の谷埋めの領域です。HiWish プログラムの HiRISE からの画像です。
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  HiWish プログラムのもと、HiRISE で観察された開放細胞と閉鎖細胞の脳の地形。

同心円状のクレーター充填

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  HiWish プログラムの HiRISE によって観測された、よく発達した空洞。空洞は、同心円状のクレーター充填物があるクレーターの底にあります。場所はカシウス四角形です。
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  HiWish プログラムの HiRISE によって撮影された、同心円状のクレーター充填物を含むクレーター底のピットを含む亀裂を示すクローズアップ。場所はカシウス四角形です。

舌状氷河

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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した舌状氷河。氷河には、現在でも土の断熱層の下にある氷が存在している可能性があります。場所はヘラス四角形です。
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  HiWish プログラムで HiRISE が撮影した舌状の氷河。場所はパエトンティスの四角形です。
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した、火口の壁にある舌状の氷河の広角画像。氷河は大きさが異なり、高さも異なります。次の画像では、その一部が大きく拡大されています。
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  HiWish プログラムの HiRISE が観測した、前の画像の 2 つの氷河の先端のクローズアップ。これらは前の画像の左下にあります。
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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小さな氷河のクローズアップ。これらの氷河のいくつかは、形成が始まったばかりのようです。
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  以前の画像からの広角ビューの下部にある氷河の 1 つの端のクローズアップ。写真は HiWish プログラムの下で HiRISE によって撮影されました。

その他の氷関連の特徴

HiWish プログラムの HiRISE が捉えた、谷を下って移動する火星の氷河。

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  HiWish プログラムの HiRISE で撮影された、おそらく氷河。レーダー調査により、ほぼ完全に純粋な氷で構成されていることが判明しました。右側の高地 (台地) から移動しているように見えます。場所は、イスメニウス湖の四角形です。
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した、クレーター底の氷河。氷河の割れ目はクレバスの可能性があります。クレーター壁には溝システムもあります。場所はCasius 四角形です。

研究者チームは、マーズ・リコネッサンス・オービター（MRO）搭載の機器を使用して、巨大でアクセスしやすい氷の堆積物を発見した。科学者らは、厚さ100メートルにも及ぶ水氷床が露出した8つの浸食斜面を発見した。火星の広大な地域の地下に氷が埋まっているという証拠は、過去の研究ですでに多く見つかっているが、この研究では、氷は厚さ約1～2メートルの土の層で覆われているだけであることが判明した。^{[80] [81] [82]}共同執筆者の一人であるアリゾナ大学月惑星研究所（ツーソン）のシェーン・バーンは、将来の赤い惑星の入植者は、バケツとシャベルだけで氷を集めることができるだろうと述べた。^[83] 層状の氷は三角形のくぼみで露出している。1つの壁は非常に急勾配で、極に面している。水氷が層を構成しているという事実は、火星探査機（MRO）に搭載された小型火星探査画像分光計（CRISM）によって確認された。CRISMによって収集されたスペクトルは、強い水の信号を示した。^[82]

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  HiRISEが捉えた三角形の窪みの広域画像。色付きの帯は画像で色付きで見える部分を示している。窪み上部の壁は純粋な氷で覆われている。この壁は南極に面している。場所はヘラス四角形。^[82]
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  HiRISE が撮影した、前の画像から氷を含む壁のクローズアップ カラー画像

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  HiRISEが捉えた三角形の窪地の広域画像。南極に面した壁には、次の画像で見えるように、明確な層状の氷が含まれています。場所はヘラス四角形です。^[82]
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  HiRISEで見た三角形の窪みの壁のクローズアップ画像。壁には層が見えます。下層は傾いていますが、表面近くの層はほぼ水平です。このような層の配置は「角度不整合」と呼ばれます。^[82]
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  HiRISEが捉えた三角形の窪地の広域画像。南極に面した壁には、次の画像で見えるように、明確な層状の氷が含まれています。場所はヘラス四角形です。^[82]
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  HiRISE で見た三角形の窪みの壁のクローズアップ画像。壁の中に層が見えます。下層は傾いていますが、表面近くの層はほぼ水平です。このような層の配置は「角度不整合」と呼ばれます。

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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影したミランコビッチクレーターの一部の広角画像。ここには多くの窪みがあり、その壁には氷があります。
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  HiWish計画のHiRISEが捉えたミランコビッチクレーターの一部の広角画像。矢印は氷が地表に近い場所を示している。 ^[82]
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  氷が豊富な地域と思われる場所のクローズアップ画像。HiWish プログラムの HiRISE で撮影された画像。
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  HiWish プログラムの HiRISE によって観測された、以前の画像のクローズアップ画像。いくつかの窪みの三角形が注目されます。次の画像では、ボックス内の領域が拡大されています。
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した窪地のクローズアップ画像。底部近くのまっすぐで急な壁が北極に面しています。
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した窪地のクローズアップ画像。矢印は、氷と思われる非常に薄い 1 ～ 2 メートルの覆いがある場所を示しています。

これらの三角形の窪みは、波型地形に似ています。 波型地形は、火星の中緯度、北緯 45 度から南緯 60 度の間 によく見られます。

いくつかの理由から、氷の多い断崖は、薄い一時的な霜ではなく、地面の氷であると考えられています。その青い色は、青色で示される季節的な霜が周囲やより高く寒い場所から消えた後でも残ります。^[84] また、熱放射画像システム(THEMIS) の測定では、午後遅くの温度が霜点を超えていることが示されています。これは、霜が日中の暑さで溶けたことを意味します。^[82] 「火星の表面の約 3 分の 1 の下には浅い地面の氷があります」と、アリゾナ州フラッグスタッフにある米国地質調査所の天体地質学科学センターの研究主任著者であるコリン ダンダスは述べています。この画像は、 2001年マーズ・オデッセイの分光計、MROとマーズ・エクスプレスの地中レーダー、そしてフェニックス着陸船の 現地発掘によって以前に検出されたものを裏付けるものである。^[83] フェニックス着陸船は、着陸ロケットで実際に氷層を露出させた。^[85] 将来の探検家にとって計り知れない価値があるだけでなく、これらの氷層は火星の気候の歴史をよりよく理解するのに役立つ可能性がある。それらは過去の記録を提供する。火星は傾斜が大きく変化するため、劇的な気候の変化も経験する。これらの変化は、これらの層を研究することで追跡できるかもしれない。火星には、傾斜を安定させる大きな衛星がない。今日、氷は両極に集中しているが、傾きが大きくなると、中緯度に多くの氷が存在することになる。

スカラップ地形は火星の中緯度、北緯 45 度から南緯 60 度の間でよく見られる。特に北半球のユートピア平原^{[86] [87]の地域と南半球の}ペネウスおよびアンフィトリテス パテラ^{[88] [89]}の地域で顕著である。このような地形は、スカラップ状の縁を持つ浅く縁のない窪みで構成され、一般に「スカラップ窪み」または単に「スカラップ」と呼ばれる。スカラップ窪みは孤立している場合もあれば密集している場合もあるが、時には合体しているように見えることもある。典型的なスカラップ窪みは、赤道に面した緩やかな傾斜と、極に面した急な断崖を示す。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ある。スカラップ窪みは、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て形成されると考えられている。このプロセスは現在も起こっている可能性がある。^[90]

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  HiWish プログラムの HiRISE から見たスカラップ模様の地面。
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  HiWish プログラムの HiRISE で見た、波型地形のクローズアップ。表面は多角形に分割されています。これらの形状は、地面が凍結したり解凍したりする場所でよく見られます。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 から見たスカラップ模様の地面。
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  HiWish プログラムの HiRISE で見た、波型地形のクローズアップ。表面は多角形に分割されています。これらの形状は、地面が凍結したり解凍したりする場所でよく見られます。注: これは前の画像の拡大です。
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  HiRISE が捉えたホタテ貝の形成段階。場所はヘラス四角形。
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  HiWish プログラムの HiRISE で撮影された周氷河ホタテ貝と多角形。

2009年9月にサイエンス誌に報告された研究^[91]では、火星の新しいクレーターのいくつかに、露出した純粋な水の氷があることが実証されました。しばらくすると、氷は消え、大気中に蒸発します。氷はわずか数フィートの深さです。氷は、火星探査機（MRO）に搭載されたコンパクトイメージングスペクトロメータ（CRISM）によって確認されました。氷は5か所で発見されました。そのうち3か所はセブレニア四角形内にあります。これらの場所は、北緯55.57°、東経150.62°、北緯43.28°、東経176.9°です。および45°N、164.5°Eである。他の2つはディアクリア四角形にあり、46.7°N、176.8°Eと46.33°N、176.9°Eである。 ^{[92] [93] [94]} この発見は、将来の火星移住者がさまざまな場所から水を得ることができることを証明している。氷を掘り起こし、溶かし、分解して、ロケット燃料用の新鮮な酸素と水素を提供することができる。水素は、スペースシャトルのメインエンジン で使用された強力な燃料であった。

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  新しいクレーターで露出した氷。これらの堆積物は時間の経過とともに消失することが分かっています。
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  HiRISE から送られた 2 枚の写真。クレーター内の氷が時間の経過とともにどのように消失したかを示しています。左のクレーターは氷が消失する前です。クレーターの直径は 6 メートルです。
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  HiRISE がクレーター内で氷が発見された場所を示す地図

いわゆる「根なし円錐」は、溶岩が流れの下にある氷と衝突して爆発することで発生します。氷は溶けて蒸気になり、爆発で膨張して円錐またはリングを形成します。このような地形はアイスランドで見られ、溶岩が水で飽和した基質を覆っています。^{[95] [96] [97]}

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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した、根なし円錐。これらのリングまたは円錐の集合は、水氷または水氷を含む地面の上を流れる溶岩によって生じたものと考えられています。氷はすぐに蒸気に変わり、リングまたは円錐を吹き飛ばします。
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  HiRISE の HiWish プログラムで撮影された、根なし円錐。これらのリングまたは円錐のグループは、水氷または水氷を含む地面の上を流れる溶岩によって生じたものと考えられています。氷はすぐに蒸気に変わり、リングまたは円錐を吹き飛ばします。ここでチェーンのねじれは、溶岩の方向が変わったために生じた可能性があります。
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  HiRISE が HiWish プログラムで撮影した根なし円錐。これらのリングまたは円錐のグループは、水氷または水氷を含む地面の上を流れる溶岩によって発生したものと思われます。氷はすぐに蒸気に変わり、リングまたは円錐を吹き飛ばします。ここでチェーンの折れ目は、溶岩の方向が変わったために発生した可能性があります。一部の形状はリングまたは円錐の形状をしていません。溶岩の移動が速すぎたため、完全な円錐形状を形成できなかった可能性があります。

2009年、HiRISEは火星の岩石に柱状節理を発見した。 ^[98] このような節理には水が関与していたと考えられている。柱状節理の平行な亀裂を作るには、より冷却が必要であり、水が最も論理的な選択である。科学者は、水が数か月から数年間断続的に存在していたと計算している。^[99]

HiRISE は、「淡色層状堆積物」と呼ばれる広大な表層部の画像を多数送信しました。これらの 30～80 メートルの厚さの堆積物は、水の作用で形成されたと考えられています。これらの堆積物には、河川システムの証拠が含まれています。^[100] さらに、火星を周回するコンパクト偵察画像分光計からの化学データでは、水に関連する鉱物形態、つまりオパール (水和シリカ) と硫酸鉄が示されています。^{[101]これらは、低温の酸性溶液が玄武岩と反応して形成される可能性があります。淡色層状堆積物のこれらの特徴は、火星の歴史における}ヘスペリアン時代 には、長期間にわたる降水と表面流出があったことを強く示唆しています。^{[32] [102]}

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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した、アルシノエス カオスの明るい色調の鉱床。
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した、明るい色調のレイヤーがいくつかあるArsinoes Chaosのビュート。
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した、Aureum Chaos の層状のビュート。
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した、クレーターの底にある明るい色調のビュート。矢印は明るい色調の物質の露頭を示しています。明るい色調の物質はおそらく硫酸塩を多く含み、スピリット探査機が調査した物質に似ており、かつては底全体を覆っていたと考えられます。

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