火星のクレーター

火星では、さまざまなタイプのクレーターが観測され、研究されてきた。その多くは、氷を多く含む地表への衝突の影響によって形作られている。^{[ 1 ] [ 2 ]}

（上）単層噴出物型の無名の土塁クレーター、（下）複数の噴出物層を示すシュタインハイム

ランパートクレーターは流動化した噴出物の特徴を示しています。衝突時に泥が形成されたように見えます。ランパートクレーターにはいくつかの基本的なタイプがあります。^{[ 2 ]}

単層噴出物タイプは、噴出物の縁に単一の堤防がある。これらは氷層に衝突したが、その層を貫通しなかったと考えられている。^{[ 1 ] [ 3 ]}

二重層噴出クレーター内のもう一つの土塁クレーター。その噴出物は2つのローブに分かれている。研究によると、これらは上層の氷層を完全に貫通し、その下にある岩石層にまで達する衝突によって形成される可能性がある。^{[ 4 ]}

3番目のタイプの土塁クレーターである多層噴出物クレーターは、二層クレーターに似ていますが、2つ以上のローブまたは層状の噴出物があります。^{[ 5 ]}

これらのクレーターの分布を調べたところ、火星の氷層の厚さは 赤道付近で約1.3 km、 極付近で3.3 kmと変化することが分かりました。これは大量の氷水を表しています。地表の空隙率が20%だと仮定すると、惑星全体に200メートルの水が広がっていることになります。研究者らは、単層の噴出クレーターはすべて氷層内にあるが、二重層および多重層の噴出クレーターは常に氷層を貫通すると仮定しました。^{[ 6 ] [ 7 ]}最大の単層噴出クレーターの深さと最小の多重層噴出クレーターの深さの平均を求めることで、氷圏と呼ばれる氷層の厚さが決定されました。^{[ 8 ]}

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  単層の噴出物クレーターは、左図に示すように、氷の上層部のみに食い込みます。多層の噴出物クレーターは、氷の層を完全に貫通し、下層の氷のない層にもある程度達します（右図）。

マリナーとバイキングのミッションでは、「パンケーキクレーター」と呼ばれるタイプのクレーターが発見されました。これは土塁クレーターに似ていますが、土塁がありません。噴出物はパンケーキのように全体的に平らです。高解像度では、劣化した二重層クレーターに似ています。これらのクレーターは、二重層クレーターと同じ緯度（40～65度）で見つかります。^{[ 9 ]} これらは、外側の薄い層が侵食された二重層クレーターの内側の層にすぎないと示唆されています。^{[ 10 ]} バイキングの画像でパンケーキとして分類されたクレーターは、後の宇宙船で高解像度で見た場合、二重層クレーターであることが判明しました。^{[ 11 ] [ 12 ]}

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  パンケーキクレーター。頂上が平らで、目に見える土塁がないことに注目。画像はCTXより。

LARLE クレーターは、クレーターと通常の層状噴出物パターンが、広範囲にわたるが薄い外側の堆積物に囲まれ、それが炎のような形で終わるのが特徴です。^{[ 13 ]} LARLE という名前は「低アスペクト比の層状噴出物」の略です。^{[ 14 ]} 名前の低アスペクト比の部分は、外側の部分が非常に薄いことを指しています。この外側の薄い層は侵食されて、結果として生じるクレーターは台座クレーターになると考えられています。^{[ 15 ] [ 16 ]}外側の層がなければ、クレーターは台座クレーターと同じ大きさになります。

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  CTXで見たLARLEクレーターには、細かい粒子の物質で構成されたLARLE層がラベル付けされている。これは侵食されて台座クレーターが残る可能性がある。^{[ 17 ]}

台座クレーターは、噴出物が周囲の地形よりも高く、台座のような隆起したプラットフォームを形成します。衝突クレーターが侵食に強い層を形成する物質を噴出することで形成され、その結果、周辺地域は他の地域よりも侵食が遅くなります。^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]}

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  HiWishプログラムの一環としてHiRISEが撮影した、台座クレーター。最上層が下層の物質を侵食から守っている。
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  火星グローバルサーベイヤーが撮影した、アラビア四角形にあるティコンラヴェフ・クレーターの底面。
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  HiRISEがHiWishプログラムで撮影した台座クレーター。場所はヘラス四角形。

拡大クレーターは二次衝突クレーターの一種です。^{[ 22 ]}大きな衝突では、衝突の結果として吹き飛ばされた破片から小さな二次クレーターが群がることがよくあります。^{[ 22 ]} 拡大クレーターと呼ばれる二次クレーターの一種の研究により、地中に氷が豊富に存在する可能性のある場所についての洞察が得られました。拡大クレーターは縁を失っていますが、これはかつて存在していた縁が拡大中にクレーター内に崩壊したか、氷で構成されていた場合は氷を失ったためと考えられます。

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  HiRISEが捉えた、拡大したクレーターのクローズアップ画像。衝突後、氷が地面から分離し、クレーターの直径が大きくなった。

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