ノアキアン

ノアキアン
ノアキス・テラのMOLA によるカラー地図。ノアキス・システムの典型地域。表面が月の高地と似ていることに注目してください。色は標高を示しており、赤が最も高く、青紫が最も低い。右下の青い部分は、巨大なヘラス 衝突盆地の北西部です。
年表
区分	ノア朝初期 中期ノアキアン 後期ノアキアン
使用情報
天体	火星
使用される時間スケール	火星の地質年代
意味
年代順	期間
地層単位	システム
タイプセクション	ノアキス・テラ

ノアキアンは、火星の地質システムと初期の時代であり、隕石や小惑星の衝突率が高く、表面水が豊富に存在していた可能性があることが特徴です。^{[1]ノアキアン期の}絶対年齢は不明ですが、おそらく41億年前から37億年前の月のネクタリアン前期から初期インブリア期^{[2] 、}後期重爆撃期として知られる期間に相当します。^[3]月と火星の大規模な衝突盆地の多くはこの時期に形成されました。ノアキアン期は、地球で最初の生命体が誕生したと考えられる冥王代と始生代初期にほぼ相当します。^[4]

火星のノアキアン時代の地形は、生命の化石証拠を探すための主要な宇宙船着陸地点です。^{[5] [6] [7]}ノアキアンの間、火星の大気は現在よりも濃く、気候はおそらく雨が降るほど（少なくとも一時的に）暖かかったでしょう。^[8]南半球には大きな湖と川があり、^{[9] [10]}低地の北部平原は海に覆われていた可能性があります。^{[11] [12]}タルシス地域では大規模な火山活動が発生し、巨大な火山物質の塊（タルシス隆起）が形成され、大量のガスが大気中に放出されました。^{[3]表面の岩石の}風化により、微生物の生命に適した化学的条件下で形成された多様な粘土鉱物（フィロケイ酸塩）が生成されました。^{[13] [14]}

火星の歴史の初期には地表に水があったことを示す地質学的証拠が豊富にあるが、その水が発生した気候条件の性質と時期は、科学的に活発な議論の対象となっている。^[15]現在、火星は寒く極度に乾燥した砂漠で、平均大気圧は地球の1%未満である。液体の水は不安定で、季節と場所に応じて凍結するか蒸発する（火星の水を参照）。川の谷と湖の地質学的証拠とノアキアン火星のコンピュータ気候モデルを一致させることは大きな課題であった。^[16]厚い二酸化炭素大気とその結果生じる温室効果を仮定するモデルでは、豊富な液体の水に必要な平均気温の高さを再現することが難しい。これは、火星が受ける太陽放射が地球の半分以下であり、ノアキアン時代の太陽の明るさが今日の約75%に過ぎなかったことが一因である。^{[17] [18]}その結果、一部の研究者は、ノアキアン期の気候は全体的に「寒くて氷がち」で、短期間（数百年から数千年）の気候変動によって表面の氷が溶け、現在見られる河川の特徴が形成されたとする説を支持している。^[19]他の研究者は、二酸化炭素と水素の大気によって暖められた一時的な降雨期間があった初期の火星は半乾燥だったと主張している。 ^{[20]温暖化の原因は不明であるが、大規模な衝突、火山の噴火、または}軌道の強制によるものかもしれない。いずれにせよ、ノアキアン期全体の気候が一様に暖かく湿潤ではなかった可能性が高いと思われる。^[21]特に、河川や湖の形成活動の多くは、ノアキアン期末からヘスペリアン期初期にかけての比較的短い期間に発生したと思われる。^{[22] [23] [24]}

ノアキアン・システムと期間は、ヘラス盆地の西にあるクレーターの多い高地であるノアキス・テラ（直訳すると「ノアの地」）にちなんで名付けられました。ノアキアン・システムのタイプ領域は、ノアキス四角形（MC-27）のおよそ40°S 340°W / 40°S 340°W / -40; -340にあります。^[2]大規模なスケール（> 100 m）では、ノアキスの表面は非常に丘陵が多く、起伏があり、表面的には月の高地に似ています。ノアキスの地形は、多くの古いクレーターの噴出物が重なり合って層状に広がったものです。山岳地帯の縁の物質や、大きな衝突盆地からの隆起した基盤岩もよく見られます。^[25]（例えば、アンセリス山を参照）大きな衝突クレーターの数密度は非常に高く、直径16kmを超えるクレーターは100万^km2あたり約200個あります。^[26]ノアキアン時代のユニットは火星表面の45％を覆っています。^{[27]これらは主に火星の南部高地に発生しますが、}テンペやクサンテ・テラエ、アケロン・フォッサ、イシディス盆地（リビア山脈）周辺など、北部の広い地域にも存在します。^{[28] [29]}

時代:

火星の時代区分は、宇宙船の画像から得られた地表単位の地質学的マッピングに基づいています。^{[25] [30]}地表単位とは、独特の質感、色、アルベド、スペクトル特性、または他の地表単位と区別される一連の地形を持ち、地図上に示すのに十分な大きさの地形です。^[31]地図作成者は、1960 年代初頭に月の写真地質学的研究のために開拓された地層学的アプローチを使用します。^[32]地表特性に基づいていますが、地表単位は地表自体または地形のグループではありません。地表の下にあるシート状、くさび状、または板状の岩体を表す推定地質学的単位(例:地層) です。 ^{[33] [34]地表単位は、クレーター噴出物堆積物、溶岩流、または隣接する単位によって上または下が制限された個別の}地層として 3 次元で表すことができる任意の表面です(右の図を参照)。重ね合わせ（左の図）、横断的関係、衝突クレーターの密度と年代の関係などの原理を使用して、地質学者は、各単位を古いものから新しいものへと相対的な年代順に並べることができる。同様の年代の単位は、地球全体で、システムと呼ばれる、より大きな時間層序（年代層序）単位にグループ化される。火星については、プレノアキアン、ノアキアン、ヘスペリアン、アマゾンの4つのシステムが定義されている。ノアキアンより下位（ノアキアンより古い）の地質単位は、非公式にプレノアキアンと呼ばれる。^[35]ノアキアン・システムに相当する地質時代（地質年代学）は、ノアキアン期である。ノアキアン・システムの岩石または表層単位は、ノアキアン期に形成または堆積した。

システムと期間は、正式な地層の命名法では互換性のある用語ではありませんが、一般的な文献では頻繁に混同されています。システムとは、地球上のさまざまな場所の岩石セクションと相関するタイプ領域（タイプセクション）の物理的な岩石記録に基づく理想的な地層の柱です。 ^[37]システムは、優勢な動物相または環境条件の劇的な（多くの場合突然の）変化を示す、明確に異なる特性（地球上では通常、示準化石）を持つ地層によって上下に区切られています。（例として、 白亜紀-古第三紀境界を参照。）

どの場所でも、特定のシステムの岩石セクションには、本から抜けたページと似たギャップ（不整合）が含まれる傾向があります。場所によっては、堆積しなかったか後の浸食のために、システムの岩石がまったく存在しない場合があります。たとえば、白亜紀システムの岩石は、米国の東中央内陸部のほとんどの地域では存在しません。ただし、白亜紀の期間（白亜紀）はそこでも発生しています。したがって、地質時代は、ギャップに存在する未知の時間量も含めて、システムの地層が堆積した時間間隔を表します。 ^[37]期間は年単位で測定され、放射性年代測定によって決定されます。火星では、起源と地層のコンテキストが不明な火星隕石を除いて、放射年代は利用できません。代わりに、火星の絶対年齢は衝突クレーターの密度によって決定されますが、これは時間とともにクレーターが形成されるモデルに大きく依存しています。 ^[38]したがって、火星の周期の始まりと終わりの日付は不確かであり、特にヘスペリア/アマゾンの境界については2倍または3倍の誤差がある可能性があります。^{[35] [39]}

惑星の多くの地域で、ノアキアン・システムの頂上は、よりまばらにクレーターのある尾根のある平原の物質で覆われており、月の海と組成が似ている広大な洪水玄武岩であると解釈されています。これらの尾根のある平原は、より若いヘスペリア・システムの基盤を形成しています（右の写真）。ノアキアン・システムの下層の地層境界は正式には定義されていません。このシステムは、もともと45億年前の地殻形成に遡る岩石ユニットを含むと考えられていました。^{[25]しかし、NASA}ゴダード宇宙飛行センターのハーバート・フレイと同僚による火星軌道レーザー高度計（MOLA）データを使用した研究によると、火星の南部の高地には、目に見えるノアキアン時代の地表よりも古く、ヘラス衝突よりも前の、多数の埋没衝突盆地（準円形窪地またはQCDと呼ばれる）があることが示されています。彼は、ヘラス衝突がノアキアン・システムの基盤となるはずだと示唆している。フレイが正しければ、火星高地の岩盤の多くはノアキアン以前のもので、41億年以上前に遡ることになる。^[40]

ノアキアン・システムは、下部ノアキアン、中部ノアキアン、上部ノアキアンの3つの地層序シリーズに分かれています。このシリーズは、地表の単位が特徴的な地質学的エピソードを示し、クレーターの形成時期と地層の位置によって時間的に認識できる、地球上の参照物または場所に基づいています。たとえば、上部ノアキアンの参照物は、アルギュレ盆地の東にある滑らかなクレーター間平野の領域です。この平野は、中部ノアキアンのより起伏の多いクレーター地形の上（より新しい）、下部ヘスペリアン・シリーズのクレーターが少なく尾根のある平野の下（より古い）にあります。^{[2] [41]} 3つのノアキアン・シリーズに対応する地質時代（地質年代学）の単位は、前期ノアキアン、中期ノアキアン、後期ノアキアンです。正式な地層学では、この 2 つの用語は同義語ではありません。

地層学用語は、地質学者にとってもそうでない人にとっても、しばしば混乱を招きます。この難しさを理解する 1 つの方法は、次の例です。オハイオ州シンシナティに行って、オルドビス紀の上部オルドビス紀の岩石露頭を訪れるのは簡単です。そこで三葉虫の化石を採集することもできます。しかし、オルドビス紀の後期オルドビス紀を訪れて、実際の三葉虫を採集することはできません。

地球ベースの正式な地層命名法は、数十年にわたって火星に適用されてきましたが、多くの欠陥があります。より多くの、より良いデータが利用可能になるにつれて、この方式は間違いなく改良されるか、置き換えられるでしょう。^[42]（代替例として、以下の鉱物学的タイムラインを参照してください。）特定された表面ユニットからのサンプルの放射年代を取得することは、火星の歴史と年代をより完全に理解するために明らかに必要です。^[43]

ノアキアン期は、衝突、浸食、谷の形成、火山活動、表層の岩石の風化による豊富なフィロケイ酸塩（粘土鉱物）の生成率の高さによって、後の時代と区別されます。これらのプロセスは、少なくとも時折温暖な気候を伴う、より湿潤な全球気候を示唆しています。^[3]

月のクレーター形成記録によると、40億年前の太陽系内部での衝突率は現在の500倍だったことが示唆されている。^[44]ノアキアン期には、火星に直径100kmのクレーターが100万年に1個程度形成され、^[3]より小さな衝突率は指数関数的に高かった。^{[a]このような高い衝突率では、}地殻が数kmの深さまで破壊され^[46] 、惑星の表面全体に厚い噴出物が堆積したと考えられる。大きな衝突は、大量の高温の噴出物を放出して大気と表面を高温に加熱し、気候に深刻な影響を及ぼしたと考えられる。 ^[47]高い衝突率は、衝突による浸食によって火星の初期の大気の多くを除去する役割を果たしたと考えられる。^[48]

月の場合と同様、頻繁な衝突によって上部地殻にメガレゴリスと呼ばれる断裂した岩盤と角礫岩の帯が形成された。^[50]メガレゴリスの高い多孔性と浸透性により、地下水が深く浸透した。衝突によって発生した熱が地下水と反応して長寿命の熱水系が作られ、好熱性微生物（もし存在していたら）によって利用された可能性がある。 ^[51]古代火星の地殻における熱と流体の輸送のコンピュータモデルは、衝突によって生成された熱水系の寿命は衝突後数十万年から数百万年である可能性があることを示唆している。^[52]

ノアキアン期の大きなクレーターのほとんどは、縁がかなり侵食され、内部は堆積物で満たされており、摩耗した外観をしている。ノアキアン期のクレーターの劣化状態は、わずか数億年若いヘスペリア期のクレーターのほぼ手つかずの外観と比較すると、ノアキアン期の侵食率がその後の期間よりも高かったことを示している（約1000～100,000倍^{[53] ）。 [3]}南部の高地には部分的に侵食された（エッチングされた）地形があり、ノアキアン期には最大1kmの物質が侵食されたことを示している。これらの高い侵食率は、平均的な地上の侵食率よりは低いものの、より湿潤でおそらく温暖な環境条件を反映していると考えられている。^[54]

ノアキアン期の浸食率の高さは、降水量と地表流出によるものだった可能性がある。^{[8] [55]}火星のノアキアン期の地形の多く（すべてではない）は、谷のネットワークによって密に分断されている。^{[3]谷のネットワークは、表面的には地上の河川}流域に似た谷の分岐システムである。その主な起源（降雨浸食、地下水の浸食、または雪解け）はまだ議論されているが、谷のネットワークはその後の火星の時代にはまれであり、ノアキアン期の独特の気候条件を示している。

南部高地では、少なくとも 2 つの異なる谷ネットワーク形成期が確認されている。ノアキアン初期から中期にかけて形成された谷は、地球の砂漠地帯の降雨によって形成された排水パターンによく似た、密集した支流のパターンを示している。ノアキアン後期からヘスペリアン初期にかけての新しい谷は、一般的に、幅広で分断されていない河川間地域 (支流間の高地) に数本の短い支流があるだけである。これらの特徴は、新しい谷が主に地下水の浸出によって形成されたことを示唆している。時間とともに谷の形態が変化するこの傾向が本当であれば、時折降雨が見られる比較的湿潤で温暖な火星から、降雨がまれまたはまったくない、より寒く乾燥した世界への気候の変化を示していることになる。^[56]

谷のネットワークを通って流れ出た水は、クレーターの低地内部やクレーター間の窪地に溜まり、大きな湖を形成した。南部高地では200以上のノアキアン湖床が確認されており、そのいくつかは地球のバイカル湖やカスピ海と同じくらいの大きさである。 ^[57]多くのノアキアンクレーターには、一方から入り、もう一方に出る水路が見られる。これは、水が反対側のクレーター縁を突破できるほどの高さに達するためには、少なくとも一時的にはクレーター内に大きな湖が存在しなければならなかったことを示している。谷がクレーター底に入る場所には、デルタや扇状地が一般的に存在する。特に顕著な例は、エーベルスヴァルデクレーター、ホールデンクレーター、ニリフォッサエ地域（ジェゼロクレーター）で見られる。他の大きなクレーター（例えば、ゲイルクレーター）には、湖底に堆積した堆積物から形成されたと思われる、細かく層状の内部堆積物または丘が見られる。^[3]

火星の北半球の大部分は、南半球の高地よりも標高が約 5 km 低い。^[58]この二分性は先ノアキアン以来存在している。^[59]ノアキアンの間に南半球の高地から流れ出た水は北半球に溜まり、海洋 (北大洋^[60] ) を形成したと予想される。残念ながら、ノアキアンの海洋の存在と性質は、その後の地質活動によって地形学的証拠の多くが消失したため、依然として不明である。^[3]ノアキアン時代およびヘスペリア時代の海岸線の痕跡が二分性の境界に沿っていくつか特定されているが、^{[61] [62]}この証拠は疑問視されている。^{[63] [64]} ヘラス平原内に地図化された古海岸線は、他の地形学的証拠とともに、ノアキアン時代にヘラス盆地の内部が大きな氷に覆われた湖か海で覆われていたことを示唆している。^[65] 2010年、研究者たちはデルタと谷のネットワークの世界的分布を用いて、北半球にノアキアンの海岸線が存在したと主張した。^[12]地形学的証拠は乏しいが、他の証拠が示唆するように、ノアキアン火星に大量の水と温暖な気候があったとすれば、北部低地盆地やヘラスなどの地域的な低地に大量の水が蓄積していたことはほぼ間違いないだろう。^[3]

ノアキアン期は火山活動が活発だった時期でもあり、そのほとんどはタルシス地域に集中していた。^[3]タルシス隆起の大部分はノアキアン期の終わりまでに堆積したと考えられている。^[66]タルシスの成長は、おそらく惑星の大気の形成と表面の岩石の風化に大きな役割を果たした。ある推定によると、タルシス隆起には約3億km ³の火成物質が含まれている。タルシスを形成したマグマに、ハワイの玄武岩質溶岩に見られるのと同程度の二酸化炭素（CO ₂）と水蒸気が含まれていたと仮定すると、タルシスのマグマから放出されたガスの総量は、1.5バールのCO ₂大気と深さ120メートルの全球的な水層を生成した可能性がある。^[3]

タルシス地域外のクレーターの多い高地でも大規模な火山活動が起こったが、表面が衝突によって激しく作り変えられたため、地形学的証拠はほとんど残っていない。 ^{[3]軌道からの} スペクトル証拠は、高地の岩石は主に玄武岩の組成であり、輝石、斜長石、およびかんらん石の鉱物 で構成されていることを示している。^[67]火星探査ローバー（MER）スピリットによってコロンビアヒルズで調査された岩石は、地球全体のノアキアン時代の高地の岩石の典型である可能性がある。^[68]岩石は主に劣化した玄武岩で、衝突と熱水による変質による深刻な破砕と角礫化を示すさまざまなテクスチャがある。コロンビアヒルズの岩石のいくつかは火砕流から形成された可能性がある。^[3]

ノアキアン期の岩石にカンラン石が豊富に含まれることは、水にさらされるとカンラン石が急速に風化して粘土鉱物（フィロケイ酸塩）になるため重要です。したがって、カンラン石の存在は、初期の火星では世界的に長期にわたる水の浸食が起きなかったことを示唆しています。しかし、軌道上からのノアキアン期の露頭のスペクトルと地層の研究は、カンラン石が主に上部（後期）ノアキアン期の岩石に限定されていることを示しました。 ^[3]火星の多くの地域（最も顕著なのはニリ・フォッサとマウルス峡谷）では、その後の浸食や衝突によって、フィロケイ酸塩が豊富な、より古い先ノアキアン期と下部ノアキアン期のユニットが露出しています。^{[69] [70]}フィロケイ酸塩の形成には、水が豊富でアルカリ性の環境が必要です。 2006年、火星探査機マーズ・エクスプレスのオメガ装置を使用した研究者らは、表面水と水性風化が一般的だったノアキアン前期/ノアキアン初期に相当するフィロキアンと呼ばれる新しい火星紀を提唱した。その後の2つの紀、テイキアンとシデリキアンも提唱された。^[13]フィロキアン紀は火星の初期の谷ネットワーク形成の年代と相関している。この時代の堆積物は、火星の過去の生命の証拠を探すのに最適な候補であると考えられている。

• 火星の地質
• 火星の炭酸塩災害

文献

• Carr, Michael, H. (2006). 『火星の表面』; Cambridge University Press: Cambridge, UK, ISBN 978-0-521-87201-0 . 

• ボイス、ジョセフ、M. (2008)。『スミソニアン火星の書』、コネッキー＆コネッキー：オールドセイブルック、コネチカット州、ISBN 978-1-58834-074-0 
• ハートマン、ウィリアム、K.（2003）。『火星旅行者ガイド：赤い惑星の神秘的な風景』、ワークマン：ニューヨーク、ISBN 0-7611-2606-6。 
• モートン、オリバー（2003年）。『火星の地図：科学、想像力、そして世界の誕生』、ピカドール：ニューヨーク、ISBN 0-312-42261-X。