オキシア・パルス四角形

オキシア・パルス四角形は、米国地質調査所（USGS）宇宙地質学研究プログラムで使用されている火星の30の四角形地図シリーズの1つです。オキシア・パルス四角形はMC-11（火星チャート11）とも呼ばれます。^{[ 1 ]}

この四角形は、火星の西経0度から45度、北緯0度から30度の領域をカバーしています。この四角形には、クリュセ平原、アラビア・テラ、ザンテ・テラ、マルガリティフェル・テラ、メリディアニ平原、オキシア平原といった複数の領域の一部が含まれています。

マーズ・パスファインダーは、1997年7月4日に、オキシア・パルス四角形内の北緯19度08分、西経33度13分（北緯19.13度、西経33.22度）にあるティウ・ヴァレスとアレス・ヴァリスの交差点に着陸した。

オキシア・パルスにある多くのクレーターは、有名な科学者にちなんで名付けられています。ガリレオやダ・ヴィンチの他に、原子や放射線を発見したキュリー、ベクレル、ラザフォードなどが称えられています。^{[ 2 ]}

マウルス・ヴァリスは、 NASAの火星科学研究所キュリオシティ・ローバーの着陸地点として有力視されていました。^{[ 3 ]} NASAのEXoMars 2020ローバーミッションでも少なくとも上位2つの候補地に選ばれました。この着陸地点として提案された正確な位置は北緯22.16度、東経342.05度です。^{[ 4 ]}

マウルス・ヴァリス地域はよく研究されており、査読付き出版物に40以上の論文が掲載されています。マウルス水路の近くには、露出した層が多数ある高さ200メートルの台地があります。分光研究では、一連の層として存在する粘土鉱物が検出されています。^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ][13][14] [ 15 ]粘土鉱物はおそらくノアキアン初期}から 中期に堆積しました。その後の風化により、カオリン、明礬石、ジャロサイトなどのさまざまな鉱物が露出しました。その後、火山物質がこの地域を覆いました。この火山物質は、可能性のある有機物を放射線から保護したと考えられます。^{[ 16 ]}

オキシア・パルス四角形内の別の地点は、北緯18.14度、東経335.76度に位置し、EXoMars 2020の着陸地点として選ばれています。この地点は、デルタを含む長期間にわたる水系、可能性のあるバイオシグネチャー、およびさまざまな粘土が存在するため注目されています。^{[ 4 ] [ 17 ] [ 18 ]}

この四角形には、川の谷、湖、泉、地面から水が流れ出た混沌とした地域など、過去の水の存在を示す証拠が豊富にあります。オキシア・パルスではさまざまな粘土鉱物が発見されています。粘土は水中で形成され、古代の生命の微細な証拠を保存するのに適しています。^{[ 19 ]} 最近、科学者たちは、シャルバタナ・ヴァリスからの排水を受けていたオキシア・パルス四角形にある湖の強力な証拠を発見しました。HiRISE画像で行われた研究によると、水は30マイルの長さの峡谷を形成し、それが谷に開き、堆積物を堆積させ、デルタを形成しました。このデルタと盆地周辺の他のデルタは、大きくて長期間存在した湖の存在を示唆しています。特に興味深いのは、温暖で湿潤な時期が終わったと考えられていた後に湖が形成されたという証拠です。つまり、湖はこれまで考えられていたよりもはるかに長い間存在していた可能性があります。 ^{[ 20 ] [ 21 ]} 2015 年 10 月、北緯 18°16′30″、東経335°22′05″ / 18.275°N 335.368°E / 18.275; 335.368付近に位置する平原、オキシア プラヌム^{[ 22 ]}が、エクソマーズローバーの着陸候補地として報告された。^{[ 23 ] [ 24 ]} 粘土層の上に浸食に強い層があり、生命の痕跡が保存されている可能性がある。^{[ 25 ] [ 26 ]}

マーズ・パスファインダーは着陸地点に大量の岩石があることを発見した。分析によると、その地域の岩石密度は火星の90%よりも高い。岩石の中には、地質学者が「重なり合っている」と呼ぶように互いに寄りかかっているものもあった。過去の強い洪水によって岩石が流れから遠ざかるように押し流されたと考えられている。小石の中には丸みを帯びたものもあり、おそらく川で転がされたためだろう。岩石の中には表面に風の作用で溝が刻まれたと思われる穴が開いているものもある。小さな砂丘も存在する。地面の一部は固く、おそらく鉱物を含む流体によるセメント化が原因だろう。一般的に岩石は濃い灰色で、表面に赤い塵や風化したような斑点が見られる。 一部の岩石は下部5～7cmが塵で覆われているため、かつては埋もれていたが、現在は露出している可能性がある。地平線上には3つの丘、1つの大きなクレーター、2つの小さなクレーターが見えた。^{[ 27 ]}

火星探査機マーズ・パスファインダーのアルファ陽子X線分光計の結果は、オキシア・パルス四角形の岩石の一部が地球の安山岩に似ていることを示しました。安山岩の発見は、火星の岩石の一部が再溶解および再処理されたことを示しています。地球では、マグマが岩石のポケットに留まり、鉄とマグネシウムの一部が沈殿するときに安山岩が形成されます。その結果、最終的な岩石には鉄とマグネシウムが少なく、シリカが多くなります。火山岩は通常、アルカリ（Na ₂ O と K ₂ O）の相対量とシリカ（SiO ₂）の量を比較することによって分類されます。安山岩は、火星から来た隕石で見つかった岩石とは異なります。^{[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]}

ミッションの最終結果が科学誌サイエンス（1997年12月5日）の一連の記事で記述された時点では、ヨギ岩には塵の層があるものの、バーナクルビル岩と似ていると考えられていた。計算によると、2つの岩石は主に斜方輝石（マグネシウム鉄ケイ酸塩）、長石（カリウム、ナトリウム、カルシウムのアルミニウムケイ酸塩）、石英（二酸化ケイ素）の鉱物を含み、少量の磁鉄鉱、イルメナイト、硫化鉄、リン酸カルシウムが含まれている。 ^{[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]}

科学者たちは、太陽から異なる距離で空の画像を複数撮影することで、ピンク色の霞の中の粒子の大きさが半径約1マイクロメートルであることを突き止めることができた。土壌の色は、過去に温暖で湿潤な気候であったことを裏付けるオキシ水酸化鉄相の色に似ていた。^{[ 30 ]} パスファインダーは、塵の磁気成分を調べるために一連の磁石を搭載していた。最終的に、1つを除くすべての磁石に塵のコーティングができた。最も弱い磁石は土壌を引き付けなかったため、空中の塵には純粋な磁鉄鉱やマグヘマイトの一種が含まれていないと結論付けられた。塵はおそらく、酸化鉄（Fe ₂ O ₃）で固められた凝集物であった。^{[ 31 ]}

風速は通常10m/s未満でした 。午後早い時間に砂塵旋風が観測されました。空はピンク色でした。雲や霧の兆候が見られました。^{[ 27 ]}

この地域には、カオスと呼ばれる崩壊した地形とともに、多くの大きな古代の河川谷が見られます。カオス地形は、水が地表に現れたときに崩壊した可能性があります。火星の川はカオス地域から始まります。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、ところどころに模様のように見える谷が刻まれていることで識別できます。このカオス地域の一部は完全に崩壊しておらず、大きなメサの形を保っているため、まだ水氷が含まれている可能性があります。^{[ 32 ]} カオス地形は火星の複数の場所に存在し、常に何かが突然地面を乱したという強い印象を与えます。カオスに関する詳細情報とその他の例は、カオス地形で見つけることができます。カオス地域ははるか昔に形成されました。クレーターの数を数え（特定のエリアにクレーターが多いほど、地表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により、科学者たちは、これらの水路が20億年から38億年前に形成されたと結論付けました。^{[ 33 ]}

大規模な流出水路の形成に関する一般的に受け入れられている見解の一つは、巨大な地下水貯水池から放出された壊滅的な洪水によって形成されたというものです。おそらく、断層活動や火山活動によって水が地中から湧き出し始めたのでしょう。時には、高温のマグマが地表の下を移動することもあります。その場合、地表は加熱されますが、地表には溶岩の痕跡が見られないかもしれません。水が噴出した後、地表は崩壊します。地表を移動する水は、同時に凍結と蒸発を繰り返したでしょう。急速に形成された氷塊が、洪水の侵食力を強めた可能性があります。さらに、水は地表で凍結しながらも、地下を流れ続け、移動しながら地表を侵食した可能性もあります。地球上の寒冷地の河川はしばしば氷に覆われますが、流れは止まりません。

地球上では、このような壊滅的な洪水が発生したことがある。よく挙げられる例の一つは、ワシントン州のチャネルド・スカブランドである。これは、更新世のミズーラ湖からの水の流出によって形成された。この地域は、火星の流出路に似ている。^{[ 34 ]}

2010年1月に発表された研究によると、火星の 赤道沿いのオキシア・パルス四角形には、それぞれ幅約20kmの湖が存在していたことが示唆されている。以前の研究では、火星は温暖で湿潤な初期の歴史を持ち、それはずっと前に干上がってしまったとされているが、これらの湖はそれよりはるかに古いヘスペリアン時代に存在していた。NASAの火星偵察オービターの詳細な画像を用いて、研究者らは、この時期に火山活動の増加、隕石の衝突、あるいは火星の軌道の変化によって火星の大気が温暖化し、地表に豊富に存在する氷が溶けた可能性があると推測している。火山は一時的に大気を厚くするガスを放出し、より多くの太陽光を閉じ込めて、液体の水が存在するのに十分な温度にしたと考えられる。この新しい研究では、アレス谷付近の湖盆をつなぐ水路が発見された。一つの湖が満水になると、水が堤防を越えて溢れ出し、水路を削って低い場所に別の湖が形成された。^{[ 35 ] [ 36 ]}これらの湖は、現在または過去の生命の証拠を探す場所のもう1つとなるだろう。

アラム・カオスは、火星の赤道付近、アレス・ヴァリスの近くにある古代の衝突クレーターです。直径約280キロメートル（170マイル）のアラムは、マルガリティファー・テラと呼ばれる地域に位置し、そこには水によって削られた多数の水路があり、はるか昔に高地から北部の低地に洪水が流れ込んだことを示しています。火星探査機マーズ・オデッセイに搭載された熱放射撮像システム（THEMIS）は、アラムの底に灰色の結晶質の赤鉄鉱を発見しました。赤鉄鉱は鉄酸化物鉱物で、地下水が鉄分を多く含む岩石を循環する際に、常温でも温泉でも沈殿することがあります。アラムの底には、水や氷が壊滅的に除去されたときに形成された、崩壊した、あるいは混沌とした地形の巨大なブロックが存在します。火星の他の場所では、地下水の放出によって大規模な洪水が発生し、アレス・ヴァリスや同様の流出谷に見られる大きな水路が侵食されました。しかし、アラム・カオスでは、放出された水はほとんどクレーターの土塁内に留まり、東側の壁に小さく浅い排水路を侵食しただけだった。アラムには赤鉄鉱、硫酸塩鉱物、水で変質したケイ酸塩鉱物などいくつかの鉱物が存在することから、かつてクレーター内に湖が存在していた可能性が高い。赤鉄鉱の形成には液体の水が必要であり、液体の水は厚い大気がなければ長く存在できないため、火星は赤鉄鉱が形成された過去のある時期には、はるかに厚い大気を持っていたに違いない。^{[ 37 ]} 

オキシア・パルスは、層状堆積物を示す複数のクレーターがある興味深い地域です。^{[ 38 ]}このような堆積物は、水、風、または火山 によって堆積した可能性があります。層の厚さはクレーターごとに異なります。ベクレルでは、一部の層は約4メートルの厚さです。クロメリン・クレーターでは、層の平均厚さは20メートルです。最上層は侵食に強く、ラテン語でテーブルを意味するmensaと呼ばれる地形を形成することがあります。^{[ 39 ]}

ベクレル・クレーターで測定された層状構造のパターンは、各層が約10万年の期間をかけて形成されたことを示唆している。さらに、10層ごとに大きな束にまとめることができる。つまり、10層のパターンが形成されるのに100万年かかったことになる（1層あたり10万年×10層）。この10層のパターンは少なくとも10回繰り返されており、つまり、それぞれ10層の束からなる少なくとも10個の束が存在する。これらの層は、火星の自転軸の傾きの変化サイクルと関連していると考えられている。

地球の自転軸の傾きはわずか2度強しか変化しません。対照的に、火星の傾きは数十度変化します。現在、火星の傾き（または傾斜角）は小さいため、極地は惑星上で最も寒い場所であり、赤道は最も暖かい場所です。このため、大気中の水や二酸化炭素などのガスは極に向かって移動し、そこで氷になります。傾斜角が大きくなると、極地はより多くの日光を受け、これらの物質は移動します。二酸化炭素が極地から移動すると、大気圧が上昇し、風による砂の運搬と堆積能力に違いが生じる可能性があります。大気中の水が増えると、地表に堆積した砂粒がくっついて固まり、層を形成する可能性があります。この研究は、NASAの火星偵察オービターに搭載された高解像度カメラのデータを処理して得られたステレオ地形図を使用して行われました。^{[ 40 ]}

火星の複数の例を用いた層状構造の詳細な議論は、『火星の堆積地質学』^{[ 41 ]}に記載されている。

線状の尾根ネットワークは、火星のクレーター内やその周辺のさまざまな場所で見られます。^{[ 42 ]} 尾根は、格子状に交差するほとんど直線状のセグメントとして現れることが多いです。長さは数百メートル、高さは数十メートル、幅は数メートルです。衝突によって表面に亀裂が生じ、これらの亀裂が後に流体の通路として機能したと考えられています。流体が構造を固めました。時間の経過とともに、周囲の物質が侵食され、硬い尾根が残りました。尾根は粘土のある場所に存在するため、これらの地形は、形成に水を必要とする粘土のマーカーとして機能する可能性があります。^{[ 43 ] [ 44 ] [ 45 ]} この場所の水は、これらの場所での過去の生命を支えていた可能性があります。粘土はまた、化石や過去の生命の痕跡を保存する可能性があります。

火星の多くの地域では、表面にしわが見られ、これらはしわ状尾根と呼ばれています。これらは細長く、火星の滑らかな地域によく見られます。幅広く緩やかな地形の高地であるため、見つけるのが難しい場合もあります。当初は溶岩流によって引き起こされたと考えられていましたが、現在では、褶曲や断層を引き起こす圧縮的な地殻変動によって引き起こされた可能性が高いと考えられています。アレス谷の右側の画像には、しわ状尾根が見られます。^{[ 46 ]}

右下のベクレル・クレーターの地層の写真には、断層を表す直線が写っている。^{[ 47 ]} 断層とは、岩石が動いた際にできた割れ目のことである。その動きは数インチ程度の場合もあれば、はるかに大きい場合もある。断層は、岩石の割れ目が侵食の中心となり、さらに重要なことに、溶解した鉱物を含む流体が上昇して堆積することを可能にするため、重要な意味を持つことがある。地球上の主要な鉱床のいくつかは、このプロセスによって形成されたものである。

火星偵察オービターに搭載された高解像度撮像科学実験装置（ HiRISE）で撮影された画像の研究から、オキシア・パルス四角形にあるバーナル・クレーターにかつて温泉が存在していたことが強く示唆されている。これらの温泉は、生命が長期間存在できる場所を提供していた可能性がある。さらに、これらの温泉に関連する鉱物堆積物は、火星の生命の痕跡を保存している可能性がある。バーナル・クレーターの底の暗い部分には、地球の温泉によく似た、明るい色の楕円形の構造が2つある。それらは内側と外側にハローがあり、ほぼ円形の窪みがある。多数の丘が温泉の近くに並んでいる。これらは、傾斜した地層の境界に沿って流体が移動することによって形成されたと考えられている。下の写真はこれらの温泉を示している。窪みの1つが見える。火星探査車が地表でオパール質シリカを発見したことも、温泉の存在を示唆している。オパール質シリカは、温泉でよく堆積する。^{[ 48 ]}科学者たちは、この地域を火星科学研究所 が訪れるべきだと提案した。^{[ 49 ]}

Vallis (plural valles) is the Latin word for valley. It is used in planetary geology for the naming of landform features on other planets.

Vallis was used for old river valleys that were discovered on Mars, when probes were first sent to Mars. The Viking Orbiters caused a revolution in our ideas about water on Mars; river valleys were found in multiple areas. Spacecraft cameras showed that floods of water broke through dams, carved deep valleys, eroded grooves into bedrock, and traveled thousands of kilometers.^[46][57][58]