火星の湖

1965年の夏、火星からの最初の近接画像は、水の痕跡のないクレーターだらけの砂漠を示しました。^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}しかし、数十年にわたり、より高度な衛星に搭載されたより高性能なカメラで惑星のより多くの部分が撮影されるにつれて、火星には過去の河川の谷、湖、そして氷河や地中の現在の氷の証拠が示されました。^{[ 4 ]}火星の気候は、地球のように大きな衛星によって自転軸が安定していないため、地質学的時間で大きな変化を示すことが発見されました。^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]}また、地熱効果、化学組成、または小惑星の衝突により、表面に液体の水が一定期間存在した可能性があると主張する研究者もいます。^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]} この記事では、大きな湖が存在した可能性のある場所のいくつかについて説明します。

研究者たちは、過去の地表水を示す特徴を発見しただけでなく、過去の水の存在を示す他の種類の証拠も発見した。多くの場所で検出された鉱物は、形成に水を必要とした。^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]} 2001 マーズ オデッセイ周回機の機器は、浅い地表における水の分布をマッピングした。^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]}フェニックス着陸機が極北に着陸するために逆噴射ロケットを噴射したとき、氷が露出した。 ^{[ 22 ] [ 23 ]}

水が湖などの大きな水域に流れ込むと、デルタが形成されることがあります。火星の多くのクレーターやその他の窪地には、地球のデルタに似たデルタが見られます。さらに、湖が窪地にある場合、湖に流れ込む水路はすべて同じ高度で止まります。このような構造は、火星の北部に存在した可能性のある海など、かつて大きな水域があったと考えられる場所の周辺で見られます。

過去に湖が形成された可能性は、さまざまな研究者によってかなり長い間疑われてきました。^{[ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]}ある研究では、火星のクレーター内に205個の閉鎖盆地湖の可能性があることがわかりました。これらの盆地には、クレーターの縁を切り裂いて盆地に流れ込む流入谷がありますが、目に見える流出谷はありません。盆地の総体積は、火星の表面に均等に広がる深さ1.2メートルに相当します。しかし、この量は、火星の現在の氷の水貯蔵量のほんの一部です。^{[ 27 ]}別の研究では、210個の開放盆地湖が見つかりました。これらは流入と流出の両方がある湖です。したがって、水は盆地に流入し、流出の高さに達したに違いありません。これらの湖の中には、地球のカスピ海、黒海、バイカル湖に似た体積を持つものもありました。^{[ 28 ]} 2018年の月惑星科学会議で発表された研究では、ヘラス北西部地域に64の古湖が発見された。研究チームは、これらの湖はヘラス盆地と南東部の低地を覆っていた海から形成されたと示唆した。この地域のCRISMデータは、Fe/Mgスメクタイト、無水塩化物、おそらく炭酸塩などの水性鉱物を示した。^{[ 29 ]}このような海は、2016年に研究者チームによって示唆された。 ^{[ 30 ]}アラビアテラでは、48の可能性のある絶滅した湖が発見された。一部は、出口チャネルの証拠を示したため、開放盆地システムに分類された。これらの湖の大きさは数十メートルから数十キロメートルに及んだ。これらの湖の多くは、逆転した地形を探すことによって発見された。^{[ 31 ]}

テラ・サバエアのクレーターにある湖の中には、縁の氷河が溶けてできたものもあると考えられている。いくつかのクレーターの底には逆流した川が見られる。氷河の水は水路で堆積物を運び、その結果、周囲の地面が侵食された後にその堆積物が残された。^{[ 32 ] [ 33 ]}

2018年に発表された研究では、研究者らはヘラス盆地北東部に34の古湖とそれに付随する水路を発見した。そのいくつかはハドリアクス火山の近くにあった。火山の岩脈が熱水系を作り出し、それによって氷が溶けた可能性がある。いくつかは降水によって形成されたようで、その他は地下水によって形成されたようだ。^{[ 34 ] [ 35 ] [ 36 ]}

さらに、火星のいくつかの盆地は、長い湖の連鎖の一部を形成しています。^{[ 25 ]}洛東/スカマンダー/マメルス峡谷湖連鎖システムは、約4,500 km (2,800マイル)の長さで、ミズーリ川とミシシッピ川の流域面積に似ています。^{[ 37 ]}もう1つのサマラ/ヒメラ峡谷システムは、1,800 km の長さです。^{[ 38 ]}長い湖の連鎖の多くは、マルガリティファー湾四角形に見られます。^{[ 39 ]}   

湖の中には、流域面積に比べて水量が多かったものもあるようで、そのため、水の一部は地下水だったと考えられています。さらに、盆地の底にこぶ状の物質が存在することも、その証拠となります。これらのこぶは、大量の水が地中から流れ出たときに形成された可能性があります。^{[ 40 ] [ 41 ] [ 42 ]}

2019年2月、ヨーロッパの科学者グループが、火星の海とつながっていたと思われる古代の惑星規模の地下水システムの地質学的証拠を発表した。^{[ 43 ] [ 44 ] [ 45 ] [ 46 ]} この研究は、流入部や流出部が見られない24個のクレーターを対象としており、湖の水は地中から供給されていたと考えられる。すべてのクレーターは火星の北半球に位置していた。これらのクレーターの底面は、火星の「海面」（火星には海がないため、標高と気圧に基づいて定義されるレベル）より約4000m下にあった。これらのクレーターの底面の特徴は、水が存在する場合にのみ形成されたと考えられる。多くのクレーターには、クレーター内の水位が時間の経過とともに上昇したり下降したりしたことを示す複数の特徴が見られる。デルタや段丘が一部のクレーターに存在していた。^{[ 47 ]} クレーターの底には、様々な粘土や水中で形成される淡色の鉱物などの鉱物が見られます。また、これらのクレーターの中には層状の構造が見られるものもあります。これらの観察結果を総合すると、これらの場所に水が存在していたことが強く示唆されます。^{[ 45 ]} 研究対象となったクレーターには、ペティット、サガン、ニコルソン、マクラフリン、デュ・マルテレー、トンボー、モハベ、キュリー、オヤマ、ワフーなどがあります。クレーターが十分に深ければ、地面から水が湧き出て湖ができたようです。^{[ 45 ]}

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  THEMIS衛星が観測した、マルガリティファー海峡四角形内の可能性のあるデルタ。
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  火星グローバルサーベイヤーが観測した、ホールデン・クレーターの北東に位置するエーバースヴァルデ・クレーター内のデルタと思われる地形。画像はマルガリティファー・シヌス四角図内。
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  THEMISが観測した、ルナエ・パルス四角形のデルタ。
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  HiRISEで観測された、ルナエ・パルス四角形にあるクレーターを埋め尽くすデルタ。
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  ジェゼロ火口デルタ - 水による化学的変化（高解像度）

火星海洋仮説は、火星の地質史の初期に、火星表面のほぼ3分の1が液体の水の海で覆われていたと仮定している。^{[ 49 ] [ 50 ]}この原始的な海は、古海洋^{[ 48 ]}やオケアヌス・ボレアリス^{[ 51 ]}と呼ばれ、約38億年前に北半球のヴァスティタス・ボレアリス盆地を満たしていたと考えられている。この盆地は、惑星の平均標高より4～5 km（2.5～3.1マイル）低い位置にある。この海の存在を示す証拠としては、古代の海岸線に似た地理的特徴や、火星の土壌と大気の化学的性質などが挙げられる。^{[ 52 ] [ 53 ] [ 54 ]}しかし、そのような海が存在するためには、初期の火星には磁気圏、より密度の高い大気、そして液体の水が表面にとどまるためのより温暖な気候が必要だった。^{[ 55 ]}   

マリネリス峡谷は太陽系最大の峡谷系であり、峡谷系の全部または一部に湖があったことを示唆する多くの証拠がある。コプラテス四角形に位置している。峡谷の壁にはしばしば多くの層がある。峡谷の底には、層状物質の大きな堆積物がある。一部の研究者は、これらの層はかつて峡谷に水が満たされていたときに形成されたと考えている。^{[ 49 ] [ 68 ] [ 69 ] [ 70 ]}

マリネリス峡谷のさまざまな場所、特にカンドル峡谷とユベンタエ峡谷にある層状堆積物（内部層状堆積物（ILD）と呼ばれる）は、多くの研究者に、この地域全体が巨大な湖であったときに形成されたのではないかと推測させてきました。しかし、それらを説明しようと、他にも多くの考えが提唱されています。^{[ 71 ]} 2015年3月に発表されたカンドル峡谷西部の高解像度構造地質マッピングでは、カンドル峡谷の底の堆積物は、湿ったプラヤのような環境で堆積した盆地充填堆積物であることが示されました。したがって、その形成には水が関与していました。^{[ 72 ]}

一般的に形成に水を必要とする鉱物がILDで発見されており、このシステム内に水が存在することを裏付けている。欧州宇宙機関の火星探査機マーズ・エクスプレスは、水中で形成される鉱物である硫酸塩エプソマイトとキーゼライトの可能性のある証拠を発見した。 ^{[ 73 ]}通常形成に水を必要とする結晶質の灰色のヘマタイトの形での酸化鉄も検出された。 ^{[ 49 ] [ 74 ] [ 75 ]}

マリネリス峡谷全体に湖が存在するかどうかについては多くの議論があるが、より小さな湖については、かなり説得力のある主張ができる。

メラス峡谷は、かつて湖があったと考えられています。周囲の地表から11 km (6.8マイル)下に位置するマリネリス峡谷系の最深部です。ここから流出路までは、北側の平野に向かって約 0.03 度の上り傾斜があり、峡谷が液体で満たされていた場合、液体が北側の平野に流れ出す前に 1 km の深さの湖があったことになります。^{[ 76 ]}メラス峡谷は、マリネリス峡谷系の最も広い部分で、^{[ 77 ]}コプラテス四角形の南緯 9.8 度、東経 283.6 度に位置し、イウス峡谷の東にあります。この峡谷は、西側の谷網からの流出によって形成された古い湖の堆積物と考えられている層状堆積物を貫いています。 ^{[ 78 ]}メラス峡谷に過去に豊富な水があったことを裏付ける証拠として、 MROが形成に水を必要とする水和硫酸塩を発見したことが挙げられます。^{[ 79 ]}さらに、2015年にメラス峡谷南西部を高解像度画像、地形、スペクトルデータセットを用いて調査したところ、11個の扇形地形が発見された。これらの扇形地形は、メラス峡谷にかつて水位が変動する湖があったという証拠を裏付けるものである。^{[ 80 ] [ 81 ]}メラス峡谷南西部には、地元の谷網からの流出水によって湖が形成された可能性がある。^{[ 82 ] [ 83 ]}   

科学者たちは、マリネリス峡谷の東部、特にコプラテス峡谷に湖が存在したという強力な証拠を報告した。その湖の平均水深はわずか 842  m で、 マリネリス峡谷の一部の水深 5 ～ 10 km よりはるかに浅かった。それでも、その水量 110,000  km ³は地球のカスピ海に匹敵する。そのような湖が存在した主な証拠は、モデルが示す湖の水位レベルに段丘が存在することである。また、水が溢れると予想されるエオス峡谷の最低地点には、河川地形が見られる。これらの地形は、流れが狭い範囲に集まり、大きな侵食を引き起こしたように見える。^{[ 84 ] [ 85 ]}

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  火星探査機「マーズ・グローバル・サーベイヤー」がMOC（火星探査委員会）の公開ターゲットプログラムの下で撮影した、コプラテスの峡谷の壁の地層。

ヘラス四角形には、火星表面で知られている最大の衝突クレーターであり、太陽系で2番目に大きいヘラス盆地の一部が含まれています。クレーターの深さは、火星の標準地形基準面から⁷¹⁵² メートル（23,000^{フィート）}下です。この盆地は火星の南部高地に位置し、約39億年前の後期重爆撃期に形成されたと考えられています。  

火星の歴史の初期には、ヘラス盆地に深さ 5.5  km の大きな湖が存在していたと考えられています。^{[ 87 ] [ 88 ]}海岸線と思われるものが発見されています。^{[ 89 ] [ 90 ]} これらの海岸線は、火星周回カメラの狭角画像で確認できる、交互に現れる段丘と崖に明らかです。ヘラスに堆積し、後に侵食によって露出した層の良い例は、ヘラスの北縁にあるテルビー・クレーターで見ることができます。テルビー・クレーターには大きなデルタがあると考えられていました。 ^{[ 91 ]}しかし、その後の観測により、研究者たちは、この層状構造はヘラス全体に広がっていた可能性のある層群の一部であると考えるようになりました。テルビーの北縁には、これらの層を形成するのに必要な大量の堆積物を運ぶのに十分な大きさの谷はありません。^{[ 87 ]}他の観測結果は、テルビーにデルタがあるという考えに反しています。さらに、火星周回レーザー高度計（MOLA）のデータによると、これらの堆積ユニットの接触面は数千キロメートルにわたって一定の標高の等高線を示しており、あるケースでは盆地の周囲全体に及んでいる。^{[ 92 ]}

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  テルビー・クレーターの地層は、ヘラス盆地が水で満たされていた時期に形成された可能性がある。
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  火星偵察オービター搭載のCTXカメラで撮影された、テルビー・クレーターの北部。幾層にも重なった地層が確認できる。次の2枚の画像では、この画像の一部が拡大されている。
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  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、テルビー・クレーターの北部。多くの層が見られる。
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  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、テルビー・クレーターの北部。多くの層が見られる。

水によって形成されたと考えられる水路が、四方八方から盆地に流れ込んでいる。^{[ 93 ] [ 94 ] [ 95 ] [ 96 ]}

ダオ・ヴァリスはハドリアカ・パテラと呼ばれる大きな火山の近くから始まっているため、高温のマグマが凍った地面の大量の氷を溶かしたときに水が供給されたと考えられている。^{[ 97 ]}隣の画像にある水路の左側の半円形の窪みは、地下水の浸食も水源となったことを示唆している。^{[ 98 ]}

ヘラス流域は、北平原全体の面積のほぼ5分の1に相当する可能性がある。現在の火星の気候では、ヘラスの湖は表面に厚い氷を形成し、最終的には昇華によって除去されるだろう。つまり、地球上のドライアイス（固体CO2）のように、氷は固体から直接気体へと変化する。_[ 99 ^]水が凍結したときに形成されたと考えられる氷河地形（終堆石、ドラムリン、エスカー）が発見されている。^{[ 97 ] [ 100 ]}

ヘラス盆地を満たす湖は、特に地熱源があった場合、非常に長い間存在していた可能性がある。その結果、微生物生命がそこで発達する時間があった可能性がある。^{[ 87 ]}

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  ヘラス盆地地域の地形。クレーターの深さは、火星の標準地形基準面 より 7152 m ^{[ 101 ]} (23,000フィート) 低い。 
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  ヘラス盆地。グラフにはクレーターの深さが示されています。火星で最も深いクレーターであり、表面圧力も最も高く、1155 Pa ^{[ 102 ]} (11.55 mbar、0.17  psi、または 0.01 atm) です。

ゲールは、火星のエオリス四角形の北西部付近にあるクレーターです。ゲールは直径154 km (96 mi)で、中央にはエオリス・モンス(以前は地質学者ロバート・P・シャープに敬意を表して非公式に「シャープ山」と呼ばれていました) と呼ばれる山頂があり、シアトルのレーニア山よりもクレーター底から高くそびえています。ゲール・クレーターにはかつて大きな湖があったことを示唆する強力な証拠があります。^{[ 103 ] [ 104 ] [ 105 ]} 2012年8月6日、火星科学研究所はゲール・クレーター内のエオリス・モンス近くのエオリス・パルスに着陸しました。^{[ 104 ] [ 105 ] [ 106 ] [ 107 ] [ 108 ] [ 109 ] [ 110 ]}  

2012年8月5日、火星科学研究所の探査車キュリオシティがゲール・クレーター内の層状山の麓に着陸した。ミッションが進むにつれて、NASAから発見と結論が発表され、ゲール・クレーターにはかつて大きな湖があったという証拠が積み重なっていった。2012年9月27日、科学者たちはキュリオシティが火星に「活発な水の流れ」があった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。^{[ 111 ] [ 112 ] [ 113 ]} 2013年12月9日、NASAはゲール・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。^{[ 114 ] [ 115 ]}

好奇心から、化学合成独立栄養に基づく生命を支えるのに適していた古代の湖を表す、きめ細かい堆積岩が発見された。この液体の水環境は、中性のpH、低塩分濃度、そして特定の種類の微生物が利用できる形態の鉄と硫黄を有していた。炭素、水素、酸素、硫黄、窒素、つまり生命に不可欠な元素が測定された。ゲールの古代の湖は、数百年から数万年にわたって存在していた可能性がある。^{[ 116 ]}

キュリオシティ探査機は、ゲール・クレーターのイエローナイフ湾にある堆積岩（泥岩）の中から、水が存在する環境で形成される粘土鉱物（三八面体）を発見した。これらの泥岩サンプルは、ジョン・クラインとカンバーランドと名付けられた。これらはノアキアン時代よりも後に形成されたと推定されており、これは水がこれまで考えられていたよりも長い間、その場所に存在していた可能性があることを意味する。

  「ジョン・クライン」泥岩に穴（1.6cm （0.63インチ））をあけました。

「カンバーランド」泥岩のスペクトル分析（SAM）。

泥岩の粘土鉱物構造。

火星探査車キュリオシティが、火星のイエローナイフ湾付近の泥岩を調査している（2013年5月）。

ゲール・クレーターには、過去の湖の水位に関する情報を提供する多数の扇状地と三角州があります。これらの地形は、パンケーキ三角州、西部三角州、ファラ・ヴァリス三角州、ピース・ヴァリス扇状地です。 ^{[ 117 ]}

2014 年 12 月 8 日の記者会見で、火星の科学者たちは、キュリオシティ探査車による観測結果について議論し、火星のシャープ山は数千万年にわたって大きな湖底に堆積した堆積物によって形成されたことを明らかにした。この発見は、古代火星の気候が惑星上の多くの場所に長期間続く湖を生み出した可能性を示唆している。岩石層は、巨大な湖が何度も満水になり、蒸発したことを示している。その証拠は、互いに積み重なった多くのデルタである。^{[ 118 ] [ 119 ] [ 120 ] [ 121 ] [ 122 ] [ 123 ] [ 124 ]}

ゲール・クレーターは、水路が流れ込んでいるが流れ出ていないため、閉鎖盆地湖と考えられている。^{[ 27 ]}

粘土鉱物や硫酸塩鉱物は、水が存在する場合にのみ形成されます。また、これらの鉱物は過去の生命の痕跡を保存することもあります。ゲール・クレーターの岩石に記録された水の歴史は、火星がかつて微生物の生息地であったかどうかを解明しようとするキュリオシティにとって、多くの手がかりを与えてくれます。ゲール・クレーターが特別なのは、異なる条件下で水中で形成された粘土鉱物と硫酸塩鉱物の両方を観察できる点です。

火星のゲール・クレーターに水が存在する証拠^{[ 111 ] [ 112 ] [ 113 ]}

キュリオシティ着陸楕円と着陸地点付近のピース・ヴァリスおよび関連する扇状地（+で示されている）。

火星の「ホッタ」岩の露頭–キュリオシティが撮影した古代の川床（2012年9月14日）（クローズアップ）（3Dバージョン）。

火星の「リンク」岩石露頭は、地球の河川礫岩と比較すると、水が「勢いよく」流れていたことを示唆している。

グレネルグへ向かう途中の好奇心（2012年9月26日）。

ホールデンは、マルガリティファー湾四角形に ある幅140kmのクレーターです。アメリカの天文学者で太平洋天文学会の創設者であるエドワード・シングルトン・ホールデンにちなんで名付けられました。^{[ 125 ]}

火星の他のクレーターと同様に、ホールデンにもウズボイ・ヴァリスという出口水路があり、そこからクレーターへと流れ込んでいる。クレーター内のいくつかの地形、特に湖の堆積物は、流れる水によって形成されたものと思われる。^{[ 126 ]}

クレーターの縁は溝で削られており、いくつかの溝の端には水によって運ばれた扇形の堆積物がある。^{[ 126 ] [ 127 ]} このクレーターは、最もよく露出した湖の堆積物があるため、科学者にとって非常に興味深い。^{[ 128 ]}火星偵察オービターによって、その層の1つに粘土が含まれていることが発見されている。^{[ 79 ] [ 126 ] [ 129 ] [ 130 ]}

粘土は水が存在する場合にのみ形成されます。この地域には大量の水が流れたと考えられています。そのうちの1つは、地球のヒューロン湖よりも大きな水域によって引き起こされました。これは、水をせき止めていたクレーターの縁を水が突き破ったときに起こりました。^{[ 131 ] [ 132 ]}ホールデンは古いクレーターで、多数の小さなクレーターがあり、その多くは堆積物で満たされています。実際、 ホールデン・クレーターでは、特にクレーターの南西部で、150 mを超える堆積物が露出しています。クレーターの中央の山も堆積物で覆われています。堆積物の多くは、おそらく川や湖の堆積物に由来しています。^{[ 133 ]}ホールデン・クレーターは、ウズボイ・ランドン・モラヴァ（ULM）流出系 にあります。

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  THEMISが撮影した、ホールデン・クレーターの縁にある水路のクローズアップ画像。この画像はマルガリティファー・シヌス四角形領域に位置しています。

西エリシウムには大きな湖があったという証拠があるが、一部の研究者は、その地形は大きな溶岩流で説明できると考えている。^{[ 87 ] [ 150 ]} この想定される湖の盆地は150  km ²を超える面積を持ち、地球上の流氷のように見える破砕されたプレートと蛇行した尾根で覆われている。^{[ 151 ] [ 152 ] [ 153 ]}この地域の多角形の地形における分類されたパターン状の地面と侵食パターンは、氷を多く含む物質、つまり湖の存在を裏付けている。また、流線型の島、滝、樹枝状の水路系の存在は、湖からの水によって形成されたことを示唆している。^{[ 154 ]} ここのいくつかの表面には、窪みのある丘である「根のない円錐」が見られる。これらは、氷を多く含む地面の上に溶岩が流れたときに、地中の氷を含む溶岩の爆発によって引き起こされる可能性がある。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する。このような特徴は、溶岩が水で飽和した基質を覆っているアイスランドで見られます。^{[ 155 ] [ 156 ] [ 157 ]} 西側のエリシウム平原盆地は、 500 km の距離にわたって約 10 m しか傾斜していないため、ほぼ完全な等ポテンシャル面と表現できます 。これは地球の海とほぼ同じ高さです。^{[ 158 ]} この非常に緩やかな傾斜は、溶岩流に反しています。^{[ 159 ]} 場所によっては、流れの表面が 50% 低下していることがわかっています。これは流れが水であれば予想されますが、溶岩であれば予想されません。^{[ 152 ]}湖の最大深度は 31 ～ 53  m と推定されました。^{[ 152 ]}

西エリシウム古湖はエリシウム四角形の南部に位置し、エリシウム火山地帯の南、ケルベロス・フォッサエの近くにあります。この古湖の水はケルベロス・フォッサエの溝から湧き出たと考えられています。正確なメカニズムを説明するために、地下水の流出や^{[ 160 ] [ 161 ]}氷圏を貫く岩脈^{[ 162 ]など、いくつかのアイデアが提唱されています。}

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  HiWishプログラムの一環としてHiRISEによって観測された、ケルベロス・フォッサエ群の溝。
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  HiRISEがHiWishプログラムで撮影した、エリシウムにある溝（窪み）の一部。これは以前の画像を拡大したものです。溝はケルベロスの窪み群に属します。

アルギレ盆地は 、ヘラス衝突から7000万年後に発生した巨大衝突によって形成されました。 ^{[ 163 ]} 火星の歴史の初期には湖があったと考えられています。^{[ 164 ]}アルギレ盆地はアルギレ四角形にあります。少なくとも3つの河川谷（スリウス谷、ジガル谷、パラコプス谷）が南からこの盆地に流れ込んでいます。アルギレ湖が完全に凍結した後、氷はエスカーを形成し、現在も見ることができます。^{[ 165 ] [ 166 ]} イカロス誌に掲載された22人の研究者による記事では、アルギレ盆地を形成した衝突はおそらく氷冠または厚い永久凍土層に衝突したと結論付けています。衝突のエネルギーによって氷が溶け、巨大な湖が形成され、最終的に水が北に流れました。湖の体積は地球の地中海に匹敵します。湖の最も深い部分は凍結するのに十万年以上かかったかもしれないが、衝突による熱、地熱加熱、溶解した溶質の助けにより、何百万年もの間液体の水が存在していた可能性がある。この間に生命が発達した可能性がある。この地域には、流動地形、クレバス状の断裂、ドラムリン、エスカー、ターン、アレート、サーク、ホーン、U字谷、段丘など、氷河活動の多くの証拠が見られる。アルギレの蛇行した尾根の形状から、著者らはそれらがエスカーであると結論付けた。^{[ 167 ]}

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  MOLAが作成した、アルギレの地理的位置を示す地図。
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  MOLA地図には、アルギレ平原およびその他の地域の境界が示されている。
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  HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、アルギレ四角形の地形。谷、扇状地、窪地が見られる。この画像の一部を拡大したものを以下に示す。
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  HiRISEがHiWishプログラムの一環として撮影した、複数の層からなる扇状地。これらの扇状地の位置は前の画像に示されている。扇状地は水の作用によって形成される。
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  HiRISEがHiWishプログラムの一環として観測した、小さくて形が整った扇状地。この扇状地の位置は、上に示した画像に示されています。扇状地の形成には水が関わっています。

リッチー・クレーターは、コプラテス四角形にあるクレーターです。 直径は 79 km で、アメリカの天文学者ジョージ・W・リッチー(1864–1945) にちなんで名付けられました。 ^{[ 168 ]} かつて湖であったという強い証拠があります。^{[ 169 ] [ 170 ]} リッチー・クレーターは、火星探査車の着陸地点として提案されています。^{[ 170 ]}クレーター内には、粘土を含む厚い堆積層が見られます。^{[ 169 ] [ 171 ]}粘土の堆積物は、水が一時的に存在していたことを示しています。クレーターの壁と縁に沿って見られる河川地形や沖積/河川堆積物の存在は、過去のある時期に大量の水が存在していたという考えを裏付けています。

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  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、リッチー・クレーターの西側。
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  火星偵察オービター搭載のCTXカメラで撮影された、リッチー・クレーターの西壁沿いの扇状地。注：これは前の画像を拡大したものです。

ジェゼロは火星のクレーターで、北緯18度51分18秒、東経77度31分08秒（北緯18.855度、東経77.519度^）に位置し、シルトス・メジャー四角形の中にあり^ます。クレーターの直径は約49.0 km（30.4マイル）です。かつては水で満たされていたと考えられており、粘土を豊富に含む扇状デルタ堆積物があります。^{[ 173 ]}  

かつて火星科学研究所の候補地と考えられていたジェゼロ・クレーターは、パーセベランス火星探査車の着陸地点である。^{[ 174 ]}クレーター内および周辺で粘土鉱物が検出されている。 ^{[ 175 ] [ 176 ] [ 177 ]} 火星偵察オービターはスメクタイト粘土を特定した。^{[ 178 ]}粘土は水の存在下で形成されるため、この地域はおそらくかつて水があり、古代には生命が存在していた可能性がある。表面の一部は多角形の模様にひび割れている。このような形状は、粘土が乾燥するとよく形成される。^{[ 172 ]}

研究者らは、2015年3月に発表された論文で、ジェゼロ・クレーターに古代の火星湖系が存在していたことを説明した。この研究は、クレーターが少なくとも2回別々に水で満たされたという考えを提唱した。^{[ 175 ] [ 179 ] [ 180 ] [ 181 ]} クレーターの北側と西側には、おそらく水を供給していたと思われる2つの水路があり、これらの水路の両方とも、湖に堆積した水帯によって運ばれた堆積物が着陸地点の近くにデルタ状の堆積物がある。^{[ 182 ]} 写真には層と蛇行が写っている。^{[ 183 ] ​​[ 184 ]}

火星2020ミッションの主な目的は、古代生命の痕跡を探すことです。その後のミッションで、生命の痕跡が含まれている可能性が高いと特定された場所からサンプルを持ち帰ることができると期待されています。探査機を安全に着陸させるには、幅12マイル（19km ）の滑らかで平坦な円形のエリアが必要です。地質学者は、かつて水が溜まっていた場所を調査したいと考えています。^{[ 185 ]}彼らは堆積層を調査したいのです。 

パーサビアランス川によるジェゼロクレーターの研究により、科学者たちはクレーターの歴史を解明することができ、火星の他のクレーターも同様の過程を経た可能性があるため、他の衝突クレーターの歴史についても解明できるかもしれない。大きな衝突によってジェゼロクレーターが形成された後、高温のマグマが地下を移動して蓄積し、岩床や岩脈と呼ばれる貫入岩を形成した。岩石には大きな結晶が含まれていたため、科学者たちはマグマが長期間にわたって非常にゆっくりと冷却されたと結論付けた。このような結晶は非常にゆっくりとした冷却によって生成される。その後、浸食によってこれらの古い空洞が露出した。そして溶岩がジェゼロに流れ込んだ。形成された玄武岩はパーサビアランスによって検出された。また、炭酸塩鉱物も発見された。これらの鉱物は、水が流れ込んで湖を形成したことを意味する。ジェゼロの衛星写真を見るだけでは、地表には堆積岩由来の鉱物しか見つからないと推測するかもしれない。しかし、複雑な歴史を示すいくつかの種類の岩石が形成されていた。^{[ 186 ] [ 187 ] [ 188 ]}

エリダニア湖は、表面積がおよそ 110 万平方キロメートルと推定される古代の湖です。^{[ 189 ] [ 190 ] [ 191 ] [ 192 ]} 最大水深は 2,400 メートル、体積は 562,000  km ³です。地球上で最大の内陸の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ました。エリダニア湖の水量は、北アメリカの五大湖すべてを合わせた水の 9 倍以上でした。^{[ 193 ] [ 194 ] [ 195 ]} 湖の表面は、湖を取り囲む谷のネットワークの高さにあると想定されていました。谷はすべて同じ高さで終わっており、湖に流れ込んでいたことを示唆しています。^{[ 196 ] [ 197 ] [ 198 ]}

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  エリダニア海のさまざまな場所における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特徴

アリアドネス湖（中心座標：東経175度、南緯35度）、アトランティス湖（中心座標：東経182度、南緯32度）、ゴルゴナム湖（中心座標：東経192度、南緯37度）は、3つの盆地から構成されている。^{[ 199 ] [ 200 ] [ 201 ]}この湖は、マアディム・ヴァリス流出路の源流に位置し、エリダニア四角形とファエトンティス四角形に広がっている。^{[ 202 ] [ 203 ]}ノアキアン時代後期にエリダニア湖が干上がると、一連の小さな湖に分かれた。^{[ 87 ] [ 204 ] [ 205 ] [ 206 ]} この湖の境界内では、形成に水を必要とする粘土が発見されている。CRISMのハイパースペクトルデータを用いて、それらはMg/Fe含有フィロケイ酸塩とAlリッチフィロケイ酸塩として同定された。^{[ 207 ]} 2016年に発表されたさらなる研究では、OMEGA（マーズエクスプレス の可視赤外線鉱物マッピング分光計）とCRISMの両方を用いて、Alリッチ粘土層（おそらくAlスメクタイトおよび/またはカオリン）の上にキャッピング層があることがわかった。この層の下にはノントロナイトスメクタイトと呼ばれるFeリッチ粘土があり、その下にゼオライトまたは水和硫酸塩の層がある。アルナイトとジャロサイトの小さな堆積物も発見された。粘土鉱物は、過去の火星生命の痕跡を保存するのに好ましい条件を提供する。^{[ 200 ]}

その後のCRISMによる調査では、サポナイト、タルクサポナイト、鉄に富む雲母（例えば、緑泥石-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、そしておそらく鉄硫化物を含む、400メートルを超える厚い堆積物が発見された。鉄硫化物は、火山によって加熱された水から深海で形成されたと考えられる。熱水に分類されるこのようなプロセスは、生命が始まった場所であった可能性がある。^{[ 195 ]} サポナイト、タルク、タルクサポナイト、ノントロナイト、緑泥石、蛇紋石はすべて地球の海底で一般的である。^{[ 208 ] [ 209 ] [ 210 ]} 地球上の生命の最も初期の証拠は、エリダニア盆地で見つかったものと似た海底堆積物に現れる。^{[ 211 ]} エリダニアからの物質のサンプルは、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ない。塩化物堆積物は海岸線があった場所で発見された。これらは海から水が蒸発して堆積したものである。これらの塩化物堆積物は薄い（30メートル未満）と考えられている。なぜなら、一部のクレーターの噴出物にはこの化学物質が見られないからである。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かった場合は、噴出物の中に現れていたはずだ。^{[ 212 ]}

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  エリダニア海の海底に堆積した深海堆積物。海底のメサは、深海や氷に覆われていたため、激しい浸食から守られてきた。CRISM の測定結果によると、鉱物は海底熱水鉱床由来である可能性がある。生命はこの海で誕生したのかもしれない。
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  火山活動がエリダニア海の海底に鉱物を堆積させた可能性を示す図。塩化物は蒸発によって海岸線沿いに堆積した。

2018年にテキサスで開催された惑星科学会議で、エリダニアの深海湖の水が古代の生命を育んでいた可能性を示唆する論文が発表された。この環境はエネルギーと化学栄養素に富んでいた。地球上の生命の最古の証拠は、このような深海環境に似ている。^{[ 213 ]}

コロンブス・クレーターはメムノニア四角形にあるクレーターで、 直径は119 km、イタリアの探検家クリストファー・コロンブス(1451–1506) にちなんで名付けられました。^{[ 125 ] [ 214 ]} 軌道上の近赤外線分光計による調査では、吸収する光の波長に基づいて存在する鉱物の種類が明らかになり、コロンブス・クレーターには粘土と硫酸塩の両方の層が存在する証拠が見つかりました。これは、大きな湖がゆっくりと蒸発した場合に現れるものと全く同じです。^{[ 87 ] [ 215 ] [ 216 ] [ 217 ]} さらに、一部の層には比較的淡水で形成される硫酸塩である石膏が含まれていたため、クレーター内で生命が形成された可能性があります。 ^{[ 218 ]} 火星偵察オービターのCRISM機器は、カオリナイト、アルナイトを含む含水硫酸塩、そしておそらくジャロサイトを発見しました。^{[ 79 ]} さらなる研究により、石膏、多水和および一水和の Mg/Fe-硫酸塩が一般的であり、モンモリロナイト、Fe/Mg-フィロケイ酸塩、結晶性酸化鉄または水酸化鉄の小さな堆積物が見つかったと結論付けられました。熱放射スペクトルは、いくつかの鉱物が数十パーセントの範囲であったことを示唆しています。これらの鉱物は、クレーターに水が存在していたことを示唆しています。^{[ 216 ] [ 219 ]} 科学者たちは、硫酸塩や粘土などの水和鉱物が火星で見つかったことに興奮しています。なぜなら、それらは通常、水の存在下で形成されるからです。^{[ 220 ]} 粘土や/またはその他の水和鉱物を含む場所は、生命の証拠を探すのに適した場所でしょう。^{[ 221 ]} 硫酸塩鉱物はアルミニウムに富む粘土の上に見つかりました。これは、粘土が形成された初期の頃、水がより中性で、おそらく生命が発達しやすかったことを示唆しています。硫酸塩は通常、より酸性の水が存在するときに形成されます。^{[ 222 ]}

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  HiRISEが捉えたコロンバス・クレーターの地層。この擬似カラー画像は、直径約800フィート（約240メートル）です。地層の一部には、含水鉱物が含まれています。

ナブア・ヴァレス水路はヘラス盆地の北東に位置し、過去には大きな氷に覆われた湖があった可能性もある。^{[ 201 ]}

火星の多くのクレーターは、かつて湖だった。流入路だけが残っているクレーターもあり、これらは閉鎖型クレーター湖と呼ばれる。一方、流入路と流出路の両方を持つクレーターは開放型クレーター湖と呼ばれる。

2018年に、火星の南極氷冠の下に氷底湖が発見されたことが発表されました。この湖はマーズ・エクスプレス探査機によって発見され、長さは20 km (10 mi)、厚さ約1.5 km (1 mi)の氷に覆われており、水温は-68 °C (-90 °F)と推定され、非常に塩分濃度の高い塩水を含んでいます。^{[ 223 ] [ 224 ] [ 225 ]}      

2020年9月、科学者たちは火星の南極地域の氷の下に複数の大きな塩水湖が存在することを確認した。研究者の1人によると、「（以前の予備的な初期検出で示唆されていた）同じ水域を特定したが、主要な水域の周囲にさらに3つの水域も発見した…複雑なシステムだ」^{[ 226 ] [ 227 ]}