メリディアニ平原

メリディアニ平原

火星探査ローバー「オポチュニティ」はメリディアニ平原の滑らかな土の向こうに、ローバーの着陸機の廃棄された耐熱シールドを見つめている。
機能タイプ	平原
座標	0°2′S 3°8′W / 0.033°S 3.133°W / -0.033; -3.133 [1]
直径	約1,060km [1]
エポニム	ラテン語merīdianus

メリディアニ平原（別名テラ・メリディアニ）は、火星の赤道にまたがる広大な平原です。この平原は、結合水を含む巨大な堆積物の上にあります。球状体に含まれる酸化鉄は、結晶質（灰色）のヘマタイト（Fe ₂ O ₃）です。

メリディアニ平原は、火星で最も徹底的に調査された地域の 1 つです。NASA の火星探査ローバー (MER)オポチュニティに携わった科学者によって、多くの研究が行われました。これらの調査によって発見された 2 つの顕著な特徴は、この平原の地質学的歴史における水の流れと水の化学作用、および特にこの平原に特有の、主に灰色の赤鉄鉱で構成された小さな球状物が平原の土壌の上に緩く存在し、その下には堆積物の中に埋め込まれているという豊富で偏在的なことです。緩い表面の球状物は堆積物から浸食されてできたものです。これらは非公式に「ブルーベリー」と呼ばれています。この平原の堆積物は、硫黄含有量 (硫酸塩として) が非常に高く、リン酸レベルも高いです。

メリディアニ平原の境界は、火星惑星科学者のコミュニティによってしっかりと固定されておらず、受け入れられていません。しかし、ヘマタイトを含む平原の境界は、衛星マーズ・グローバル・サーベイヤーの熱放射分光計（TES）による平原表面のヘマタイトの軌道検出の範囲によって、1990年代後半から2000年代初頭に操作的に定義されました。^{[2] [3] [4] [5] [6]}この地域のさまざまな名前（テラ・メリディアニ、メリディアニ平原など）は、2002年、2003年、2004年に出版された文献で使用され始めました。^{[3] [4] [5]}それぞれの名前は、平原が東西火星地図作成のために導入された経線システムの 本初子午線にまたがっているという偶然の（いくぶん恣意的な）事実を反映しています。

検出された表面ヘマタイトが覆う面積は約150,000 km ^{2 で}、^[5]北米のスペリオル湖(82,000 km ² (32,000 平方マイル))よりも広い。大きな隕石の衝突による輸送を除けば、緩い表面球状物は、最初に埋め込まれた場所から数メートル以内にとどまる傾向がある。^[7]表面ヘマタイト球状物と堆積物は、表面積が同じである。そのため、その下にある堆積物の面積範囲は、検出された表面ヘマタイト球状物の面積と少なくとも同じ大きさであるが、例えば、表面ヘマタイトのかなりの領域がボポルクレーターの衝突による噴出物で覆われていることを考えると、いくらか大きい可能性がある。^[6]下にある堆積物の典型的な深さは数百メートルである。^{[3] [6] [8]} メリディアニ平原の堆積物は、堆積物の境界の周囲に現れるより古い地質学的層を覆っている。^[4]平原の堆積物と表面の赤鉄鉱球は、3つの地質時代と3つの異なる地質学的プロセスによって形成されました（詳細は後述）。

MERオポチュニティ探査車は、 2011 年 8 月から 2018 年に探査車が故障するまで、エンデバー クレーターの縁を調査しました。平原の堆積物はこのクレーターの縁を覆っておらず、地質学的にはこの縁よりも新しいものです。そのため、エンデバー クレーターの縁は平原とその堆積物に囲まれていますが、平原とは区別されています。

メリディアニ平原は、火星の小型望遠鏡画像にはっきりと暗い（アルベドが低い）点として現れる、より広い領域の一部として最初に観測されました。1830 年頃、最初の火星地図製作者であるヨハン ハインリッヒ フォン メードラーとヴィルヘルム ベーアは、この暗い点を通る火星の地図の本初子午線を配置することを選択しました。1870 年代後半、カミーユ フラマリオンはこの暗い領域をSinus Meridiani（子午線湾）と名付けました。メリディアニ平原は Sinus Meridiani の西部を覆っています。

バイキング1号とバイキング2号のミッションは、メリディアニ平原から遠く離れた場所に最初の着陸機を着陸させることに成功しました。しかし、両方のミッションには、軌道から火星の表面の多くの画像を撮影した衛星（1976年から1982年まで運用）も含まれていました。今日メリディアニ平原と呼ばれる地域（およびその隣接地域）のバイキング1号とバイキング2号の衛星画像は、1980年代の3つの研究^{[9] [10] [11]で研究され、}マーズ・グローバル・サーベイヤー・ミッションの打ち上げから火星到着までの数か月間に発表された 1997年の2つの論文^{[12] [13]でも研究されました。エジェットとパーカー[13]}は、現在メリディアニ平原と呼ばれる地域の滑らかな地形に注目し、この平原は堆積物でできており、過去には湿った水であった可能性が高いことに早くから気付きました。

1990年代、NASAの職員、特にダニエル・S・ゴールディンは、火星の「より速く、より良く、より安く」探査するための枠組みを描き出したいと考えていた。この文脈で、「水戦略」が1995年から1996年にかけて概説された。^[14]「水戦略」は、「次の3つの分野で火星を探索し、研究すること： - 過去または現在の生命の証拠、 - 気候（天候、プロセス、歴史）、 - 資源（環境と利用）」であった。これら3つの分野はすべて、水と密接に関連していると考えられていた。1990年代半ばのNASAの優先目標は、衛星調査を使用して表面水の証拠を収集し、ロボット探査車を表面に着陸させて、水と生命の兆候の詳細な現地証拠を収集することであった。^[14]

1997 年半ば、NASA の 2 つのミッションが火星に到着しました。マーズ パスファインダーとマーズ グローバル サーベイヤーです。マーズ パスファインダーは、20 年以上ぶりに火星着陸に成功し、小型で短命な火星探査車ソジャーナを初めて展開しました。マーズ グローバル サーベイヤーは、火星の表面のほとんどを調査し、表面の地形や一部の鉱物分布を地図に描き、その他の測定を行いました。

1997年から2002年にかけてマーズ・グローバル・サーベイヤーによって実施された重要な調査では、衛星の熱放射分光計（TES）を使用して表面のヘマタイト濃度が収集されました。^[15] TESヘマタイト調査データは、図1aに示す低解像度の地図に変換されました。火星全体をカバーしているこの地図には、ヘマタイト濃度の高い領域をカバーする大きなスポットが1つだけあります。この緑、黄、赤のスポットは、図1aの中央で赤道と本初子午線にまたがっています。ヘマタイト濃度の高い領域の高解像度画像は、図1bに示されています。

2000年代初頭、図1bのヘマタイト地図と、この地域が平坦で着陸が比較的容易であるという確認（マーズ・グローバル・サーベイヤーによる地形図作成による）は、メリディアニ平原をNASAの2台の大型火星探査ローバー（MER）であるオポチュニティとスピリットの着陸地点の1つに選ぶ決定的な証拠となった 。^{[16] [17] NASAが}オポチュニティ の着陸地点を選ぶ際に図1bのヘマタイト地図を決定的にしたのは、 NASAが過去にこの地域に大量の液体の水が流れていたことの代理証拠として高濃度ヘマタイトを使用していたためである（ヘマタイトは地質学的環境で液体の水がある場合にのみ形成される）。2003年、この高濃度ヘマタイト地域は火星生命の兆候の探索を開始する優先度の高い場所であった。^{[16] [18]}

2001 年以来、現在のメリディアニ平原に水が存在する証拠が、火星探査機オデッセイに搭載された高エネルギー中性子検出器 (HEND) によって収集されました。この中性子検出器は、火星全体の「水相当水素」(WEH) の信号を収集します。^[19]これにより、表面 WEH のグローバル マップが徐々に構築されました。^{[20] [21]}これらのマップは、火星の極地および極地に近い地域で表面 WEH のレベルが最も高いことを示しています。ただし、メリディアニ平原は非極地としては比較的高い WEH を持っています。^[21] WEH マップは、メリディアニ平原の現在の水資源を過小評価している可能性があります。その理由は、(a) HEND の浸透深度が浅い (1 m)、^[22] (b) 平原の表面の大部分が乾燥した土壌と赤鉄鉱の球状体で覆われているためです。^{[7] [23] [24]}

ダニエル・S・ゴールディンの戦略とNASAの細部にまで配慮したエンジニアリングにより、火星探査ローバー「 オポチュニティ」は2004年1月24日（太平洋標準時）、メリディアニ平原のイーグルクレーターへの「ホールインワン」着陸に成功した。 ^{[25] NASAは、1986年にスペースシャトルが飛行中に分解した際に亡くなった}スペースシャトルチャレンジャー号の最後の乗組員を称えて、この着陸地点をチャレンジャー記念ステーションと名付けた。^[26]

メリディアニ平原は、他の2つのミッション、マーズ・サーベイヤー2001着陸機とスキアパレリEDMの着陸目標地点でもありました。^[27]しかし、これら他の2つの着陸機ミッションは成功しませんでした。マーズ・サーベイヤー2001着陸機は、マーズ・クライメート・オービターとマーズ・ポーラー・ランダーのミッションの失敗を受けてキャンセルされ、スキアパレリEDM（突入、降下、着陸実証モジュール）システムは降下段階で制御を失い、2016年10月19日に最終的に不時着しました。（スキアパレリEDMは、欧州宇宙機関の エクソマーズプログラムの一部でした。）

オポチュニティは2004年1月から2018年6月の間にメリディアニ平原を横切り、エンデバー・クレーターの縁を周回して28.06マイル（45.16キロメートル）を移動した^{。 [28]}図2はローバーの横断ルート（黄色の線）を強調している。メリディアニ平原内のルートの位置は、図1bの「OT」と記された青い線の横断ルートで示されている。旅は2004年1月25日、イーグル・クレーターへの着陸から始まった。ローバーは平原の堆積物と土壌を横断し、2011年8月に巨大なエンデバー・クレーターの縁に到達するまで、多くの中小規模のクレーターを調査した。2011年8月から2018年6月10日の間に、ローバーはエンデバーの縁（平原とは異なる地質学的特徴を持つ）を調査した。探査車とNASAとの最後の通信は2018年6月10日だった。オポチュニティのミッションは2019年2月13日に終了したと発表された。

オポチュニティ探査車には5台のカメラが搭載されていた。^[18] 1台はパンカム（パノラマカメラ）で、高さ1.5メートル、つまりほとんどの人の目の高さに取り付けられていた。パンカムは科学的データの撮影に使用され、また探査車の周囲の近似トゥルーカラー（ATC）写真も撮影した。^{[29] [30]}つまり、パンカムは人が探査車の場所に立った場合に見るものに近い画像を撮影した。次の図3から図10は、オポチュニティがメリディアニ平原を横断した沿道に立った人が目にする一般的な特徴や目立つ特徴を網羅した画像の一部である。

目の高さでの主な視覚的印象は次のとおりです。

• メリディアニは非常に平坦な平原です。
• 平原は主に暗い土壌で覆われていますが、明るい色の堆積物が露出している部分もあります。
• 多数の小さな青灰色の赤鉄鉱の球状体（主に直径 1 mm - 6 mm）が土壌や堆積物の露頭上にゆるく存在しています（露頭よりも土壌上に球状体がはるかに多く存在します）。
• ほとんどの場所では、目に見える小さなクレーター（直径5〜30メートル）の近くにいます。目に見える小さなクレーターの密度は、^{1 km 2}あたり65〜127個（1ヘクタールあたり約1個、または2.5エーカーあたり約1個）です。^[24]（直径5メートル未満の小さなクレーターはたくさんあります。）
• より大きなクレーター（エンデュランスクレーターやビクトリアクレーターなど）では、クレーターの壁がメリディアニ堆積物の大きな（地層）部分を露出しており、そこには多くの堆積層と部分的に埋め込まれた赤鉄鉱の球状体が見えます。
• 平原には、クレーターを形成する隕石の衝突によって生じた（通常は小さめの）堆積物の噴出ブロックが散在しています。
• 巨大なクレーター（エンデバークレーターやボポルクレーターなど）の高い縁は、はるか遠くからでも見ることができます。
• 土壌や上部堆積物の露頭に埋もれた大きな隕石は、やや珍しいものの、注目すべき特徴です。
• 土壌は、主に 2 つのベッドフォーム タイプ (i)平滑シート(これらは非常に平坦で、平滑シート フィールドでは堆積物の露頭はほとんど見られません) と (ii)平原の波紋(これらは傾斜しており、通常、高さ 10 ～ 40 cm、幅 1.5 ～ 5 m) のフィールドで生成され、上部の堆積物の露頭が点在することがよくあります。
• 滑らかなシート フィールドの上に、高さ 1 cm の曲がりくねった「波頭」の波紋が多数あります。これらの波頭の波紋は、1 ミリメートル未満のヘマタイト球状粒子で構成されています。

このセクションでは、メリディアニ平原で発見された主な物質 (堆積物、球状物、土壌、塵) の組成について説明します。隕石と長距離噴出物の発見と組成については、次のセクションで説明します。後のセクションでは、 2011 年 8 月以降にオポチュニティによって発見された地質学的物質、つまりエンデバー クレーターの縁の周囲について説明します。

イーグル、フラム、エンデュランスの各探査機で露出した層状の堆積性露頭岩石は、オポチュニティに搭載された一連の機器によって調査された。^{[45] [46] [47] [48]}成熟したデータ分析により、堆積物（埋め込まれた球状物を除く）の鉱物組成（大まかに分けると）は、36～37重量％の水和硫酸塩、35重量％の水和アルミノケイ酸塩、16重量％の玄武岩、10重量％のヘマタイトおよびその他の酸化物、2重量％の塩化物、1～2重量％のリン酸塩であることが判明した。^{[40]この組成の際立った特徴は、硫酸塩の極端なレベルである。これらは、上にあるメリディアニ土壌の約5倍、グセフクレーター（兄弟機の}スピリットが調査）の玄武岩の約20倍であり、典型的な地球の岩石と比較してさらに極端である。^[38]主な硫酸塩は、水和硫酸マグネシウム（例：キーゼライト、エプソマイト）、水和硫酸カルシウム（例：バッサナイト、石膏）、ジャロサイト（鉄とおそらくカリウムまたはナトリウムを含む複雑な水和硫酸塩）であり、塩化物塩には岩塩とビスコファイトが含まれます。^{[47] [40]}ジャロサイトの検出は驚きであり、^{[38] [46]}その存在はメリディアニ堆積物の形成につながる可能性のある地球化学的経路を著しく制限します。^{[41] [42]}

水分含有量？ 現在、層状堆積物にどれだけの水分が残っているかは、未だに不明である。探査機オポチュニティの直接測定では、水や水素を検出できなかったため、答えは得られなかった。しかし、2005年にクラークらは、間接的な地球化学的議論に基づいて、6重量％から22重量％の範囲を示した。^{[40]さらに、実際の水分含有量は、}火星探査機オデッセイを周回する中性子検出器による水当量水素（WEH）測定値よりも高いはずである（中性子検出器の侵入深度が浅い（1メートル）ことと、メリディアニのほとんどの地域を覆う水分の少ない表土層のため）。^[40] 2005年にメリディアニで測定されたWEHレベルは7重量％であったが、^[40]中性子の継続的な検出により、メリディアニ全体で9〜10重量％のWEHを示す2018年のWEHマップが作成された。^[21]

火星の大気圧下で、水和した硫酸マグネシウムと硫酸カルシウムの水和レベルが温度によってどのように変化するかに焦点を当てた小規模な科学的研究分野がある。^{[49] [50] [51] [52]これらの研究では、火星の圧力下で、50 ℃}から200 ^℃の温度を印加することで、さまざまな水和レベルの硫酸マグネシウムから水を容易に抽出した。彼らはまた、地球上で超水和硫酸マグネシウムを観察し、メリディアニ石（メリディアニ平原にちなんで）と名付けた。化学式はMgSO ₄ .11H _{2 Oで、2} ^℃でエプソマイト、MgSO ₄ .7H ₂ O、および水に分解する。

オポチュニティのアルファ粒子X線分光計（APXS）は、岩石中にかなり高いレベルのリンを発見しました。 ^[45]リンの溶解度はウラン、トリウム、希土類元素の溶解度に関連しているため、メリディアニの露頭堆積物にはこれらの他の金属も豊富に含まれていることが示唆されました。 ^[45]

当初、オポチュニティのメスバウアー分光計は、これらの球状体の鉄鉱物成分は主にヘマタイトであると判定するデータを取得しました。^{[46] [53]しかし、メスバウアー分光計は、鉄を含ま}ないこれらの球状体の鉱物成分に関する情報を提供しませんでした。

「ベリー ボウル」実験では、わずか数センチ離れた 2 つのサンプル ターゲットのアルファ粒子 X 線分光計(APXS) の読み取りを行いました。1 つのターゲットには分光計の視野 (FOV) 内に球状体がありません (0 個または 1 個)。もう 1 つのターゲットには、FOV 内に約 25 個の球状体があります。図 11 は、隣接する「ベリー ボウル」サンプル ターゲットを示しています。APXS の結果では、球状体が 0 個または 1 個のターゲットと比較して、球状体が約 25 個のターゲットには鉄が著しく多く含まれていることが示されました。この実験および同様の実験に基づいて、いくつかの未審査の会議要旨では (ここでは意図的に引用していません)、球状体の組成の大部分はヘマタイトであると主張しており、いくつかの発表論文ではこれらの会議の主張を引用しています。ただし、注意すべき理由があります。機器は、サンプルターゲットから混合信号を検出しました。この信号には、球状体だけでなく、ほこりや岩石（「ベリーボウル」実験）やほこりや土壌（他の組成データ収集）からの信号も含まれていました。2006 年に、モリスら^[53]は、ほこりや土壌の信号から球状体の組成信号を取り出すために一部の研究者が使用した方法に欠陥があり、そのような方法では、球状体の酸化鉄含有量を 24 wt% から 100 wt% に制限することしかできない（つまり、ほとんど制限がない）ことを示しました。

2008年の論文では、オポチュニティのミニTES（熱放射分光計）が球状体中のケイ酸塩鉱物を検出できなかったことを示す巧妙な実験の結果が発表されました。^[54]この非検出により、球状体中のケイ酸塩レベルは10重量％未満、おそらく8重量％未満に制限されます。APXSデータは球状体中のケイ酸塩と酸化鉄の間に強い反相関関係を示しているため、この結果は有用です。つまり、ケイ酸塩レベルが低いということは、酸化鉄レベルが高いことを意味します。

最近の論文では、ミニTESによるケイ酸塩の非検出といくつかの改良されたデータ分析方法を使用して、球状体の許容される標準酸化物化学組成を340,000以上見つけました（許容可能 = ケイ酸塩の非検出と一致する）。^[55]これらの許容される球状体組成における酸化鉄含有量の最低重量パーセントと最高重量パーセントは、それぞれ79.5重量%と99.8重量%でした。一方、許容される組成の大部分では、球状体中の酸化鉄含有量は85重量%から96重量%の間でした。さらに、ニッケル含有量は常に 0.3 wt% に近く、5 つの標準酸化物 (MgO、Na ₂ O、P ₂ O ₅、SO ₃、Cl) のグループはそれぞれ痕跡レベルを超える含有量を持ち、グループの合計含有量は 6.8 +/- 2.4 wt% でした。SiO ₂レベルは 8 wt% から 0 wt% の範囲で、他の 8 つの APXS 標準酸化物は 0 wt% の含有量か痕跡レベルの含有量のみでした。

メリディアニ平原の土壌は、グセフクレーター、アレス・ヴァリス、^[56]およびゲイル・クレーター^[57]の土壌と似ていますが、メリディアニの土壌の硫酸塩レベルは他の場所よりも著しく高いです。^[38]メリディアニ平原では、土壌は独特の組成を持つヘマタイト球状の薄い最上層で覆われています (グセフクレーター、アレス・ヴァリス、およびゲイル・クレーターでは見つかりません)。上部の球状体 (および球状体の破片) の層とその下の玄武岩質土壌は、図 12 に示されています。

土壌の大部分は玄武岩質物質で構成されていますが、堆積物からのさまざまな量の塵や硫酸塩を多く含む噴出物の破片が混ざっています。^[31]メリディアニ玄武岩土壌の典型的な鉱物組成は、斜長石 40 wt%、輝石 35 wt%、非晶質ガラス 15 wt%、オリビン 10 wt%、硫酸塩と酸化物約 5 wt% です。^[56]典型的な玄武岩土壌の標準的な酸化物組成は、SiO ₂ 44～ 46 wt%、FeO + Fe ₂ O ₃ 18～ 19 wt%、Al ₂ O ₃ 9～10 wt% 、MgO 7.4 wt%、CaO _{2 6.9 wt%、SO 3} 5.8 wt% 、Na ₂ O 2.2 wt%、その他の酸化物（合計）約 5 wt% です。^{[57] [55]}

火星上のあらゆるものは塵に覆われており、その組成は基本的にどこでも均一である。^[57]これは火星上空で数年おきに起こる地球規模の塵嵐を含む多くの砂嵐によるものである。^{[58] [59]}

オポチュニティのAPXS測定では、一般的に参照される塵に覆われたサンプリングターゲットであるモンブラン・ルオーシュで、標準酸化物の重量パーセントが次のとおりで、主に玄武岩質の特徴を持つ塵の組成が得られました：SiO ₂ 45.3重量% 、Fe0 17.6重量%、Al ₂ O ₃ 9.2重量% 、MgO 7.6重量%、SO ₃ 7.3重量%、CaO 6.6重量%、Na ₂ 0 2.2重量%、TiO _{2 1.0重量%、P 2} O ₅ 0.9重量%、その他の7つの標準酸化物の合計は2.0重量%です。 ^[60]

オポチュニティの捕獲磁石に集まった塵のメスバウアースペクトルが作成された。その結果、塵の磁性成分は、かつて考えられていた単なる磁鉄鉱ではなく、チタン磁鉄鉱であることが示唆された。少量のオリビンが検出され、これは惑星の長い乾燥期間を示していると解釈された。一方、少量のヘマタイトが存在したことは、惑星の初期の歴史において短期間液体の水があった可能性があることを意味した。^[61]

オポチュニティは、平原にただ横たわっている6つの大きな鉄ニッケル隕石（ヒートシールドロック（図8参照）、ブロック島、シェルター島、マキナック島、オイリアンルアイド、アイルランド）を発見したが、 ^[62] これら6つは、より少ない衝突（つまり、元の隕石が粉々に砕け散った）に由来している可能性がある。 ^[63] 小型熱放射分光計（ Mini-TES）、メスバウアー分光計、およびAPXSによる調査の結果、研究者はヒートシールドロックを、鉄含有量が約93重量％、ニッケル含有量が7重量％（ほとんどが金属の形態）のIAB隕石に^{分類した。 [43]} ヒートシールドロック（図8参照）は、他の惑星で確認された最初の隕石であった。（もう1つのMERであるスピリットは、グセフクレーターで「アランヒルズ」と「中山」の2つの岩石を発見したが、これらは鉄隕石である可能性がある。 ^[43]）

平原の土壌の最上層には、粒子の小さな鉄ニッケル隕石物質が顕著な含有量（約1重量％）で含まれています ^{[56]。多くの鉄ニッケル隕石は落下と衝突の間に崩壊しますが、これらの破片は}パンカムでは識別できないほど小さかったです。

石質隕石は鉄ニッケル隕石よりも識別が難しい。^[64]しかし、「フィグツリー・バーバートン」と名付けられた玉石と「バーバートン・グループ」の他の3つは、石質または石鉄隕石（メソシデライト珪酸塩）であると考えられている。^{[65] [43] [66]}

オポチュニティは、隕石の衝突によって発生した熱によって物質が溶けた証拠を示す角礫岩である「アーカンソー・グループ」の9つの丸石を調査した。 ^[66]

探査車は、平原の一般的な堆積岩とは鉱物学的に大きく異なる2つの奇妙な岩石を発見した。1つは「バウンス ロック」と呼ばれる岩石で、主に輝石と斜長石を含み、カンラン石は含まれていない。これは、地球上では火星から来たとされる隕石であるシャーゴッタイト隕石EETA 79001の一部、岩相Bに非常によく似ている。^{[67]バウンス ロックは、}オポチュニティ着陸機 のエアバッグに跳ね返されたことからその名が付けられた。 ^{[67] [68]}もう1つの岩石「マルケット島」は、火星の地殻の奥深くで発生したと考えられている。^[69]「バウンス ロック」と「マルケット島」はどちらも、探査車が岩石を発見した場所からかなり離れた平原から離れた場所で発生した大きなクレーター衝突による噴出物であると考えられている。^{[67] [69]}

メリディアニ平原の地質学的変化の歴史は、異なるプロセスを伴う 3 つの時代に分類されます。メリディアニにおけるこれらの 3 つの変化の時代は、地球全体の 3 つの標準時代、すなわちノアキアン、ヘスペリアン、およびアマゾン時代とほぼ一致しています。

メリディアニの特徴的な堆積物が形成される前、約37億年以上前の湿潤ノア期（聖書のノアにちなんで名付けられた）には、液体の水が存在し、その量も十分だったため河川が形成され、大量の玄武岩質シルトが現在のメリディアニ地域に運ばれ堆積した。 ^{[13] [2] [72] [6]}エジェットとパーカーは、1970年代のバイキング探査機の画像ではこれらの河川の谷のいくつかをほとんど識別できなかった。 ^{[13]しかし、}マーズ・オデッセイが軌道上で撮影し、図13に再現した熱慣性画像では、それらは簡単に見ることができる（クリックすると高解像度になる）。^[70]これらの河川は、南東の高地（図13の右下）から北西に向かって水を運び、現在のメリディアニ平原まで下っていった。図 13 に示されている川の谷は、メリディアニの巨大な堆積層に流れ込むところで突然終わっています。

現在の証拠は、数千キロ離れたタルシス高原とタルシスの巨大な火山の出現によって引き起こされたテラ・メリディアニ火星の表面の巨大な傾斜によって、川の流れに必要な傾斜地が形成されたことを示しています。^{[73] [74] [72]}

ノアキアン後期/ヘスペリアン前期から35億年前頃にかけて、ノアキアン前期に堆積した層状の堆積物が変質した。^[6]この変質には、おそらく火山起源の硫黄含有量の高い物質の大幅な追加堆積が含まれていたと思われる。^[40]この変化には、酸性で塩分の多い水性地球化学、および水位の上昇と下降が確実に含まれていた。証拠となる特徴には、交差層状の堆積物、空洞の存在、堆積層を横切る埋め込まれたヘマタイト球状体、さらに大量の硫酸マグネシウムと、ジャロサイトや塩化物などの硫酸塩を多く含む他の鉱物の存在がある。^{[38] [40] [41] [42]}ジャロサイトの形成には、pH 3未満の水性酸性条件が必要である。^{[41] [42]}

図14と15は、権威ある論文に掲載された（切り取られた）堆積岩マトリックスの顕微鏡画像装置のクローズアップ画像です。^[38]図14は、堆積物の露頭の4つの物理的構成要素を示しています：（i）玄武岩質砂粒子を多く含む堆積層、（ii）埋め込まれたヘマタイト球状体、（iii）細粒で硫酸塩を多く含むセメント（露頭のほとんどの部分）、（iv）空洞（例えば、水和硫酸塩の結晶の型であると考えられています）。^[38]図15は、図14に似た堆積物の露頭表面の画像です。ただし、オポチュニティの岩石研磨ツールがこの表面を研磨しました。このような研磨により、（a）堆積層は非常に柔らかく、切断しやすいこと、および（b）ヘマタイト球状体の内部構造が均一であることが示されました。^{[38] [37] [54] [75]}

今日の堆積物への「続成作用」による変化（すなわち、水と岩石の相互作用による変化）は、この地域の水の流れに大きな変化を伴った。河川からの流入は次第に少なくなり、この時期には堆積物中の支配的な水の動きは、帯水層レベルの上昇と下降を伴う垂直方向の動きとなった。^{[38] [40]} 少なくとも1つの火星全球水文学モデルは、メリディアニ平原における水の流れの歴史的変化を説明している。^[76]このモデルは、メリディアニの水の流れの変化を火山性タルシス地域の活動に結び付けている。帯水層の垂直方向の流れにより、帯水層レベルの上昇と下降に伴い、（プラヤ）湖が繰り返し形成され消滅したと考えられている。^{[38] [67] [41] [42] （ユタ州の}グレートソルトレイク周辺の乾燥した地域はプラヤである。）オポチュニティチームは、塩水が蒸発するときに通常形成される鉱物（「蒸発岩」）を発見した。これらの蒸発岩は堆積物の他の成分（玄武岩粒子や球状粒子など）を固めました。^[38]

マクレナンと彼の学生は、メリディアニ堆積物のような状況でヘマタイトを生成する地球化学モデルを構築した。^{[41] [42] [77] [78]ヘマタイトは}コンクリーションによって球状になった。^{[38] [75] [79]}ヘマタイトのほぼ球状のボール（球状体）を形成するコンクリーションプロセスは、堆積岩マトリックスを通じたヘマタイトの拡散によって発生したと考えられる（移動可能な水が消失したときに、岩石マトリックス内に残ったヘマタイトはおそらくその場所に固定された）。^[75]

これらの変化の結果は、今日でもほぼそのまま残っています。その後の主な変化は、メリディアニ堆積物の最上層にのみ影響を及ぼしました (詳細は下記を参照)。

帯水層レベルの上昇と下降の時期は終わり、それ以降メリディアニ平原には水が流れなくなった。^{[6] [24]}ただし、これがいつ起こったのかはよくわかっていない。推定では約35億年前^[6]と約30億年前^[24]である。平原に残された水は岩石に閉じ込められていた。^[40]

以前の時代の水流による侵食は、この最後の（そして現在の）乾燥期よりもはるかに速かった。^[24] しかし、侵食は止まらなかった。他のはるかに遅い侵食プロセスが続き、平原の変化の主な要因となった。この遅い変化は、隕石の衝突、風、重力によって引き起こされた。約30億年というつかみどころのない時代の間に、隕石の衝突と風が砂質の表土と緩い赤鉄鉱の球状体を形成し、オポチュニティのパンカムが撮影し、現在私たちが見ることができる層状の土壌ベッドフォームに分類した。^{[23] [24] [7] [80]}

隕石、重力、風によるプロセスは次のように機能します。

• 数十億年の間に、隕石の衝突によって平原に多くのクレーターが形成されました。
• 約30億年の間に、平均して平原全体を一度覆うのに十分な数の小さなクレーター（直径5〜30メートル）が形成されました。^[81]しかし、それぞれの小さなクレーターは約2500万年かそれ以下で劣化して消滅し、現在では平原の面積の約0.7％しか小さなクレーターで覆われていません。^{[24] [81]}
• 隕石が衝突するたびに、クレーターの縁に大量の堆積物の塊が、またクレーターの周囲に噴出物として生成されます。たとえば、図 10 のコンセプシオン クレーターや、図 9 の小さなグラナダ クレーター (右側) をご覧ください。
• 初期の堆積ブロックのほとんどは、周囲の物質より（数センチメートル以上）突出しており、跳躍砂（つまり、風で運ばれ跳ねる砂）にさらされています。
• 跳躍する砂は、突出した岩塊内の堆積物マトリックスの柔らかく侵食されやすい部分を侵食します。
• これらのブロックは完全に侵食されるか、滑らかになって跳躍砂の中に突き出なくなるまで侵食されます。
• このブロックの侵食により塵粒子が生成され、埋め込まれた球状体が緩い球状体になります (詳細は以下を参照)。
• 塵の粒子は平原から吹き飛ばされ、地球全体の塵の一部になります。
• 硫酸塩は優先的に塵となり、風によって平原から運ばれます。
• より大きな玄武岩砂粒子、球状破片、および赤鉄鉱球状破片は平野上にそのまま残っています。
• 風、重力、サイズによる選別により、玄武岩質砂、球状岩片、球状岩から土壌層が形成されました。
• 重力と風の力で、元々の（小さな）クレーターの穴は徐々に（侵食された縁石やその他の局所的な侵食物質で）埋められ、平原は再び平坦な状態に戻ります。

フィル・クリステンセンは、オポチュニティが着陸した直後の2004年にこれらのプロセスを概説しました。^[47]その後、より詳細な研究（オポチュニティからのより長年のデータを使用）により、上記のプロセスが確認され、詳細が追加されました。^{[23] [24] [7] [81]}クリステンセンの浸食プロセスの迅速な評価は、おそらく、平原の表面の材料は柔らかく、浸食されやすい（砕けやすい）という2000年の正しい予測に関連しています。^[2]そして、その予測は、メリディアニ平原が非常に滑らかで、小さなクレーターは隣接する地域よりも急速に劣化して消滅することが軌道データによって示された後に行われました。^[2]

オポチュニティはメリディアニの堆積物が柔らかく砕けやすいことを発見した。 ^{[38] [40]}さらなる衛星と探査車のデータから、メリディアニ平原の浸食速度は（地球や初期の火星の水関連の浸食に比べて）非常に遅いが、火星の他の乾燥地域（グセフクレーターなど）と比較すると非常に速い（約30〜300倍速い）ことも示された。 ^{[23] [24]}

図 17 は、埋め込まれた球状体から緩い球状体へと変化した赤鉄鉱の球状体を示しています。図 17 では、侵食された堆積物の噴出物 (小さなグラナダ クレーターから) の 7 つのブロックの周囲に、これらのブロックを取り囲むリングがあります。これらのリングは、緩い球状体が局所的に表面に集中して形成され、堆積物のブロックから侵食された追加の緩い球状体によって生じています。図 17 は図 7 から切り取られたもので、図 7 は図 9 から切り取られています。高密度の球状体のリングを見るには、図 17 をクリックして拡大してください。

ヘマタイトの球状体の大きさは、オポチュニティがメリディアニ平原を横断した際に、場所によって異なっていた。^[54]以下の図はこのばらつきを示している。図18、19、および20は、イーグルクレーター（2004年1月のローバーの着陸地点）、ビクトリアカーターの北西500メートル（2007年8月）、およびエンデバークレーターの縁から200メートル外側（2011年7月下旬）の表面のゆるい球状体を示している。図18と20に示されているサンプル採取ターゲット間の直線距離は約23 kmである（2つのターゲット間のローバーのルートは33 kmであった）。図20は、オポチュニティの顕微鏡画像装置によって平原で撮影された最大の球状体の1つを示しており、直径は8.3 mmである。

図 21 は、「波頭」の中の球状体破片 (または非常に小さな球状体) を示しています。これらは、滑らかな砂質土の上に横たわるはるかに大きな球状体のすぐ隣にあり、図 12 に示されている溝から数メートル以内の場所にあります。図 12 の上部には、2 つの波頭と、土壌の上の波頭の間に広がるはるかに大きな球状体が表示されています。図 3 の広角図にも、波頭が滑らかな砂質土のベッドフォームの上にある曲がりくねった風で形成された線として示されています。

メリディアニの土壌に散らばっているヘマタイト球状体や、平原の堆積物に埋め込まれたヘマタイト球状体の数に関する査読済みの推定値は公表されていない。しかし、ヘマタイト球状体の典型的な表面密度を持つ土壌領域の写真を見れば、その数がいかに驚異的であるかが分かるだろう。そのような写真は公表されている。^[54]

図22と23は、写真の実際の色と擬似色バージョンです。^[54]球状体は、公開されている擬似色バージョン（図23）の方が見やすくなっています。^[54]クリックすると拡大します。図22と23のサンプリングターゲットは、粗いヘマタイトで29％覆われていました。同様のターゲットのカバー率の範囲は10％から40％でした。^[54]これらのターゲットは、Sol 70（2004-04-04）からSol 999（2007-11-15）までの広い範囲でサンプリングされました。

調査されたオポチュニティ平原の一部は特別なものではありません。メリディアニ平原の他の部分と比較して、表面のヘマタイト レベルは高くありません。これを確認するには、平原の表面ヘマタイト マップ (図 1b) と、オポチュニティが平原を横断した 経路を示す小さな青い線 (OT と表示) を見てください。

図22と図23を平野全体の表面積（約150,000 km ^{2 [5]}）に外挿すると、散在する赤鉄鉱球体の数の驚異的な数がわかります。150,000 km ^{2は、日本本州（}本州）の面積の2/3に近く、英国本島（グレートブリテン）の面積の72%にも相当し、米国の50州のうち30州の陸地面積よりも大きいです。

平野の堆積物に埋め込まれた球状物の数は、土壌上の遊離球状物の数よりもはるかに多いと考えられます。^[81]なぜなら、(1) 遊離球状物を生成するために必要な元の堆積物の浸食深度の推定値は1メートル未満であり、^{[67] [31] [23]}、(2) 平野の堆積物の典型的な深度は数百メートルであるためです。^[6]

多くの証拠が、メリディアニ平原に現在または遠い昔に水があったことを示しています。すでに上で示した主要な証拠の簡単な概要を示す前に、さらにいくつかの証拠を紹介します。

いくつかの岩石は、穏やかに流れる水によってのみ形成された形状を持つ小さな層（ラミネーション）を示しました。^[82] このようなラミネーションの最初のものは、「デルズ」と呼ばれる岩石で発見されました。地質学者は、この交差層理は水中の波紋による輸送から生じた花輪形状を示していると言います。^[38] 図24は、交差層理（クロスベディングとも呼ばれる）を示しています。

岩石中の臭素元素の濃度は非常に変動が大きかった。^[56]これは水の存在を示す証拠かもしれない。臭素は非常に溶解性が高く、水の流れとともに移動した可能性がある。薄い膜状の水の霜の堆積により、臭素が特定の場所に集中した可能性がある。^[56]

2004年半ば、マーズ・グローバル・サーベイヤーのTESによって収集された「明るい色の露頭」（つまり、平原の堆積物の露頭）の熱慣性信号がメリディアニ平原の全域と、平原の西、北、東の広大な隣接地域で発見されました。^[83]オポチュニティの初期の結果では、露頭は「着陸地点での長期的な水との局所的な相互作用」の証拠を示していたと指摘されており、文献^[83]では、明るい色の露頭のある地域全体が過去の水の証拠を示していると示唆されています。

水に関する主な証拠:

周回衛星による証拠には、（A）表面ヘマタイトのTESスペクトル（図1bにマッピング）（ヘマタイトは水分のある条件でのみ形成されるため） ^{[2] [5]}、および（B）周回中性子検出器による、平原と隣接地域（西、北、東）でのかなり高いレベルのWEHの検出が含まれます。^{[20] [21]}

堆積物の堆積と、平野の堆積物に流れ込む目に見える干上がった川の谷は、メリディアニ地域における古代の水の流れの強力な証拠です。^{[13] [70]}

平原の堆積物の地層学的詳細は、交差層状の堆積物、空洞の存在、堆積層を横切る埋め込まれた赤鉄鉱球体など、水の存在を示すいくつかの証拠を提供している。^{[38] [82] [84]平原の堆積物の地球化学的詳細は、大量の}硫酸マグネシウムや、ジャロサイトや塩化物などの硫酸塩を多く含む鉱物の存在など、水の存在を示すより多くの証拠を提供している。^{[38] [40] [41] [42]}

エンデバークレーターでは、オポチュニティはホームステイク鉱脈、スメクタイトを含むマティエビッチ層、クレーター縁の角礫岩からなるシューメーカー層、砕屑岩からなるグラスバーグ層などを調査しました。^[15]

ホームステイク鉱脈:

2011年12月、オポチュニティはエンデバークレーターの縁に乗り入れ、純粋な石膏であると確認された白い鉱脈を発見した。^{[85] [86]検査により、その鉱脈には}カルシウム、硫黄、水が 含まれていることが確認された。その鉱脈は、石膏を溶解させた水が岩の割れ目に鉱物を堆積させたときに形成された。鉱脈は「ホームステイク」と呼ばれている。その鉱脈は、平原の硫酸塩を豊富に含む堆積性岩盤と、エンデバーの縁に露出している古い火山性岩盤が出会う地帯にある。^[85]

メリディアニ平原の北側の広い地域は、軌道から見ると層状の地形を呈しています。

火星の多くの例における地層の詳細な議論は『火星の堆積地質学』で見ることができる。^[87]

• エイダクレーター
• エアリークレーター– 直径40キロメートル、オポチュニティの西南西約375キロメートル
  • エアリー0 – エアリークレーター内にあり、火星本初子午線を定義します。
• アルゴクレーター–オポチュニティが訪問
• ビーグルクレーター–オポチュニティが訪れた
• ビールクレーター
• ボポルクレーター
• コンセプシオンクレーター -オポチュニティが訪問
• クロメリンクレーター
• イーグルクレーター–オポチュニティの着陸地点（直径 30 メートル）
• エマ・ディーン・クレーター–オポチュニティが訪れた
• エンデバークレーター–オポチュニティが訪問
• エンデュランス・クレーター–オポチュニティが訪れた
• エレバスクレーター–オポチュニティが訪れた
• ファーソフクレーター- 2020 年の探査車ミッションの候補着陸地点
• イアズクレーター
• メードラークレーター
• サンタマリアクレーター-オポチュニティが訪れた
• ビクトリアクレーター–オポチュニティが訪れた（直径 750 メートル）
• ボストーククレーター–オポチュニティが訪問

• 火星の地理
• 火星の平原のリスト

この記事には、アメリカ航空宇宙局 のウェブサイトまたは文書からのパブリック ドメインの資料が組み込まれています。

• NASAのオポチュニティ探査車チームがメリディアニ平原での探査車のミッションの概要を示す3.52分の概要ビデオを公開
• Google 火星ズームマップ – メリディアニ平原を中心
• 子午線洞の堆積岩：火星探査機マーズ・グローバル・サーベイヤーとマーズ・オデッセイが取得したデータから得られた 5 つの重要な観察結果
• ESA - メリディアニ平原
• ショーン・ドランによるメリディアニ平原の層状エリア上空飛行の高解像度ビデオ