火星の混沌とし​​た地形

火星のカオス地形は独特で、地球にはこれに匹敵するものはありません。カオス地形は一般に、数十キロメートルの幅、100メートル以上の高さの大きなブロックの不規則な集まりで構成されています。傾斜した平らな上部のブロックは、数百メートルの深さの窪みを形成します。^[1] カオス地域は、メサ、ビュート、丘がネズミの巣のように入り組んでおり、谷がところどころに刻まれており、ほとんどパターン化しているように見えます。^{[2] [3] [4]} このカオス地域の一部は完全に崩壊しておらず、まだ大きなメサを形成しているため、氷が残っている可能性があります。^[5] カオス地域は遠い昔に形成されました。クレーターの数を数え（特定の地域でクレーターの数が多いほど、表面が古いことを意味します）、谷と他の地質学的特徴との関係を研究することで、科学者は、チャネルが20億年から38億年前に形成されたと結論付けました。^[6]

カオス地形が最も集中しているのは、古代の巨大な川の谷と同じ場所です。非常に多くの大きな水路がカオス地形から生じているように見えることから、カオス地形は大規模な洪水の形で地面から水が湧き出ることで生じたと広く信じられています。^{[7] [8]}カオス地形のほとんどは火星の高地、クリセ平原の南、オキシア・パルス四分角、火星二分角に沿って存在します。しかし、マルガリティファー・サイヌス四分角、フェートンティス四分角、ルナエ・パルス四分角にもカオス地域がいくつか見られます。

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  アルシノエス カオス(左端)、イアニ カオス、アウレウム カオス、マルガリティファー カオス、およびその他の近くの特徴の位置を示す地図

カオス地形の形成に伴って洪水がどのようにして発生したかについては、さまざまな説が提唱されてきた。水が関与しているという証拠も見つかっており、灰色の結晶性ヘマタイトやフィロケイ酸塩など、水に関連する鉱物がカオス地域に存在している。^[9] カオスの発生については、巨大な地下氷の貯留層が突然溶けたことが原因とする説明が多くある。一部の研究者は、氷圏と呼ばれる凍結層が長い時間をかけて発達し、その後何かのきっかけで突然破裂して溶けたのではないかと示唆している。破裂の原因としては、衝突、^[10] マグマの動き、^{[11] [12]}地震活動、^[13] 火山の地殻変動、^{[14]間隙水圧の上昇、または}クラスレート の解離などが考えられる。^{[15] [16] [17] [18]}二酸化炭素とメタンからなるクラスレートが爆発的に分解し、水で飽和した堆積物が液化した可能性がある。この氷圏の考え方のバリエーションとして、帯水層が氷圏とともに形成されたというものがある。氷がどんどん追加されて氷圏が厚くなるにつれて、帯水層の水は加圧された。^[19] マグマの衝突や動きのようなものが氷圏を破壊または溶解すると、大きな圧力を受けた大量の水が放出された。しかし、さらに計算を進めると、大きな水路は1回の放出だけでは生成できないことがわかった。^[20] その後の提案では、カオス地域に存在する地質学的形状は、100回を超える一連の洪水イベントによって形成された可能性があるという考えが進められた。^[21]

最近では、研究者らが、特別なきっかけとなる出来事を必要とせずにカオスが形成される方法を提案している。Tanja Zegers らは、氷を多く含む堆積物が単純に埋もれるだけで大​​量の水が放出され、ほとんどのカオス地形に関連する大きな河川流域の形成につながると計算した。この研究グループは、おそらく大きな衝突クレーターから始まった広大なカオス地域、アラム・カオスを研究した。彼らのモデルでは、氷を多く含む物質がクレーターに蓄積し、その後堆積物で覆われ、氷が薄い大気中に消えるのを防いだ。最終的に、地下深部からの熱と被覆層の断熱特性が相まって、厚い水の層が生成された。密度の高い物質は水に沈む傾向があるため、上にある岩は圧力を受けて破壊された。密度の高い岩の冠は、さまざまな大きさの傾いたブロックに砕けた。溶けた水は上部に流れ込み、水が外に流れ出るにつれてますます浸食される水路を作った。他の混沌とし​​た地域からの水と合わせて、現在私たちが目にする大きな川の谷を削り取るのに十分な侵食力があったでしょう。^[22] 薄い岩と土の下に保存された氷河の形で埋もれた氷の堆積物の証拠は豊富にあります。^[23]

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  これらの図は、ゼガーズら2010年モデルによるアラム・カオスとおそらく他の多くのカオス地形の形成段階を示しています。^[22] 画像をクリックすると詳細が表示されます。
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した氷河。長方形の領域は次の写真で拡大されています。上部に雪が積もっているゾーン。氷河は谷を下り、平野に広がっています。流れの証拠は、表面の多数の線から得られます。場所は、イスメニウス湖四角形のプロトニルス メンサエです。
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  前の画像の長方形の領域の拡大。地球上では、この尾根はアルプスの氷河の末端モレーンと呼ばれる。HiWish プログラムの HiRISE で撮影された写真。Ismenius Lacus 四角形からの画像。

また、火星には氷河期が何度もあり、氷が堆積し、その後埋もれていたようです。これらの氷河期は、惑星の傾きが頻繁に大きく変化することで発生します。^[24] 火星の自転軸の傾きは、大きな衛星がないため、非常に変動しやすいです。^{[25] [26] [27]}多くのクレーターの観察により、多くのクレーターは主に堆積物で満たされていることが示されています。氷も堆積物の一つである可能性があります。多くのクレーターは非常に浅く見えますが、新しいクレーターの観察により、衝突クレーターは最初は一種のボウル型であることが実証されています。したがって、今日浅く見えるクレーターは、おそらく堆積物で満たされていたのでしょう。^{[28] [29]} 2005年にロドリゲスらが発表した研究では、火星の地下には水や氷で満たされている可能性のある古いクレーターが蓄積していることが示唆されています。^[30]

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  マーズ・グローバル・サーベイヤーが撮影した、かつては埋もれていたが、現在は浸食によって露出しているクレーター。これは火星の地下に埋もれたクレーターが多数存在する可能性を示す証拠である。
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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を持つクレーターの底にあります。空洞は、氷を多く含む堆積物の動きによって発達します。数百メートルの氷が薄い堆積物層で覆われている可能性があります。場所はカシウス四角形です。

一部の混沌とし​​た地域は、別の手段で生成された可能性がある。ギャラクシアス・カオスは、他の多くの混沌とし​​た地域とは異なる。流出路がなく、他のほとんどの混沌とし​​た地域のように周囲の陸地との間に大きな標高差がない。2010年に発表されたペダーセンとヘッドの研究によると、ギャラクシアス・カオスは、ヴァスティタス・ボレアリス層（VBF）と呼ばれる氷に富んだ層を埋めた火山流の場所であると示唆されている。^[31] VBFは、大規模な洪水によって堆積した水分を豊富に含む物質の残留物であると一般に考えられている。^{[32] [33]} VBFは厚さが様々で、氷の量も様々であった可能性がある。火星の薄い大気の中では、この層は昇華（固体から直接気体に変化）によってゆっくりと消失したと思われる。一部の領域は他の領域よりも昇華したため、上部の溶岩キャップは均等に支えられず、ひび割れが生じるだろう。亀裂や谷は、溶岩冠の縁に沿った昇華と収縮から始まった可能性がある。冠縁の陥没による応力で、冠に亀裂が入ったと考えられる。亀裂のある場所では昇華がさらに進み、亀裂が広がり、混沌とした地域に特徴的なブロック状の地形が形成される。昇華プロセスは、マグマの動きによる熱（地熱流）によって促進された可能性がある。近くには、おそらく岩脈に囲まれているエリシウム山やヘカテス・トゥルスといった火山があり、地面を温めたと思われる。また、過去の温暖な時期は、地面から昇華する水の量を増やしたと思われる。^[10]

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  ^{この一連の図は、ペダーセンとヘッド（2011 ）[10]}が提唱した火星のカオス形成の別のモデルを示しています 。昇華の量は理解を容易にするために誇張されています。画像をクリックすると詳細が表示されます。
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  CTX から見たGalaxias Chaos。次の画像のシーンはこの写真の一部です。
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  HiRISEが見たギャラクシアスカオス。

カオス地形は、過去に火星に大量の水が流れていたことを示す強力な証拠であるように思われます。地形の一部は完全には分断されていないため、一部のブロック内にはさらに多くの水が凍っている可能性があります。

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  主要な特徴がラベル付けされたMargaritifer Sinus 四角形の地図。Aureum Chaos は地図の上部近くにあります。
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  THEMISが捉えたIani Chaos。浸食されたメサからの砂が、明るい色の床材を覆っています。画像をクリックすると、Iani Chaos と他の地域の地形との関係がわかります。画像は Margaritifer Sinus 四角形から取得。
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  HiWish プログラムの HiRISE で見たカオス地形 場所はMargaritifer Sinus 四角形です

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  主要な特徴がラベル付けされた Oxia Palus の四角形地図。この四角形には、カオスの崩壊した地域や流出路 (古い川の谷) が多数含まれています。
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  火星のオキシア・パルス地域の地形図。いくつかのカオス領域の位置を示している。
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  THEMISが捉えたアラム・カオスの浸食。オキシア・パルス四角形内の画像。
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  THEMIS が捉えた、水源の可能性があるアラムのブロック。オキシア パルス四角形の画像。
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  アラムの混沌の荒野
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  アラムカオスの東層
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  HiRISE が捉えたHydraotes Chaos 。画像をクリックすると、チャネルとレイヤーが表示されます。スケール バーの長さは 1000 メートルです。画像は Oxia Palus 四角形にあります。
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  HiRISE が捉えたヒダスピス カオス。オキシア パルス四角形内の画像。
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  HiRISEから見たEos Chaosの明るい色の層。画像はOxia Palus 四角形にあります。

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  フェートンティス四角形の地図。クリックすると拡大し、クレーター名が表示されます。ゴルゴナム カオスは地図の上部近くにあります。
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  火星探査機HiRISEが見たゴルゴナムのカオス。画像は幅4kmです。ファエトンティスの四角形の画像。
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  HiRISEが捉えたアトランティス カオス。画像をクリックすると、マントルの覆いと溝の可能性が分かります。2 つの画像は元の画像の異なる部分です。スケールが異なります。画像は Phaethontis 四角形にあります。

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  HiRISEから見たイスター・カオス。場所はルナエ・パルス四角形。
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  HiRISE から見た Ister Chaos のクローズアップ。場所はLunae Palus 四角形です。

2010年4月1日、NASAはHiWishプログラムの最初の画像を公開した。これは一般の人々がHiRISEの撮影場所を提案したものだ。8つの場所のうちの1つがオーレウム・カオスだった。^[34] 下の最初の画像はその地域の広域画像である。次の2枚の画像はHiRISE画像からのものである。^[35]

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  後続の HiRISE 画像の広域ビューを捉えた THEMIS 画像。黒いボックスは HiRISE 画像のおおよその位置を示しています。この画像は Aureum Chaos として知られる広大な領域の一部です。画像をクリックすると詳細が表示されます。
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  HiWish プログラムのもと、HiRISE が見た Aureum Chaos。
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  HiWish プログラムの HiRISE が観測した以前の画像のクローズアップ画像。小さな丸い点は岩です。
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  THEMISが捉えた、アウレウム カオスの巨大な峡谷の広域図。この緯度では峡谷は珍しい。画像はMargaritifer Sinus 四角形から。

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• 氷河 – 自らの重さで下流に移動する永続的な氷の塊
• 火星の地下水 – 透水性の地中に蓄えられた水
• イスメニウス・ラクスの四角形 - 火星の地図
• マルガリティファー・シヌス四角形 – 火星の四角形地図30枚のシリーズのうちの1枚
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