火星の温暖な斜面における季節的な流れ

火星の温暖な斜面（反復斜面線、反復斜面線、RSLとも呼ばれる）^{[1] [2]の季節的な流れは、}火星で最も暖かい月に発生する塩水の流れ、または少なくとも27度の斜面を下って「流れる」乾燥した粒子であると考えられています。

流れは幅が狭く（0.5～5メートル）、急斜面（25～40度）に比較的暗い模様を呈し、温暖な季節に現れて徐々に大きくなり、寒冷な季節には消えていきます。この活動を説明するために、地表近くの液体塩水が提案されています^[3]、または硫酸塩と塩素塩の相互作用が地滑りを引き起こすと考えられています^{[4] 。}

研究によれば、過去には火星の表面に液体の水が流れており、^{[5] [6] [7]}地球の海に似た広大な領域を形成していたことが分かっています。^{[8] [9] [10] [11]}しかし、その水がどこへ行ったのかという疑問が残ります。^[12]

マーズ・リコネッサンス・オービター（ MRO ）は、軌道上から火星の偵察と探査を行うために2005年に打ち上げられた多目的宇宙船です。 ^[13]この宇宙船はジェット推進研究所（JPL）によって管理されています。^{[14] MROに搭載されている}HiRISEカメラは、数週間ごとに撮影された綿密に監視されたサイトの画像を使用して特徴を図表化するのに役立ち、進行中のRSL研究の最前線にあります。^[15] 2001年のマーズ・オデッセイ・オービターは、過去または現在の水と氷の証拠を検出するために、16年以上にわたって分光計と熱画像装置を使用しています。 ^{[16] [17]} RSLでは何も検出されていません。^[16] 2015年10月5日、キュリオシティローバー近くのシャープ山でRSLの可能性があると報告されました。^[2]

反復斜面線（RSL）の特徴的な性質には、緩やかな増分成長、温暖な季節の暖かい斜面での形成、および毎年の消失と再発があり、^[18]太陽熱加熱と強い相関関係を示しています。^{[18] RSLは、}岩盤の露頭から斜面を下って広がり、多くの場合、幅約0.5〜5メートル（1フィート8インチ〜16フィート5インチ）の小さな溝に沿っており、長さは最大で数百メートルに及び、場所によっては1,000を超える個別の流れが見られます。 ^{[19] [20]} RSLの前進率は各シーズンの初めに最も高く、その後ははるかにゆっくりと伸長します。^[21] RSLは、赤道に面した斜面に有利な南緯48°〜南緯32°の晩春から夏にかけて出現し、伸長します。これは、表面温度のピークが-23°C〜27°Cの時期と場所です。活発なRSLは赤道地域（南緯0～15度）でも発生し、最も一般的にはマリネリス谷の谷間に発生します。^{[21] [22]}

研究者らは火星探査機マーズ・リコネッサンス・オービターの CRISMを使って流れ跡のある斜面を調査したが、実際の水の存在を示す分光的証拠はないものの、 ^[19]この装置は地下の塩水に溶解していると考えられる過塩素酸塩を直接撮影した。^[3]これは水が地表に達するとすぐに蒸発し、塩だけが残ることを示しているのかもしれない。表面が暗くなったり明るくなったりする原因はよくわかっていない。塩水（塩水）によって引き起こされる流れが粒子を再配置したり、表面の粗さを変えて外観を暗くしたりすることはあるが、気温が下がると特徴が再び明るくなる仕組みは説明が難しい。^{[14] [23]}しかし、2018年11月、CRISMが鉱物の明礬石、キースライト、蛇紋石、過塩素酸塩を表す追加のピクセルを作成したことが発表された。^{[24] [25]}機器チームは、検出器が高輝度領域から影に切り替わる際のフィルタリングステップによって、いくつかの誤検出が発生したことを発見しました。^[24]報告によると、0.05%のピクセルが過塩素酸塩を示していましたが、これはこの機器による誤った高い推定値であることがわかっています。^[24]斜面の塩分含有量が減少すると、塩水が存在する可能性が低くなります。^[25]

RSLの形成については、さまざまな仮説が提唱されている。季節性、緯度分布、明るさの変化は、水や液体COなどの揮発性物質が原因であることを強く示唆している。
₂—が関与している。1つの仮説は、夜間の霜の急速な加熱によってRSLが形成されるというものであり^[18]、実験結果と一致している^[26] 。別の仮説は二酸化炭素の流れを提案しているが、流れが発生する環境は二酸化炭素霜（CO
₂）であり、場所によっては純水には冷たすぎる。^[18]他の仮説には乾燥した粒状流が含まれるが、完全に乾燥したプロセスでは数週間から数ヶ月にわたって徐々に成長する季節的な流を説明できない。^[21]コーニス雪崩も別の仮説である。これは、風が山頂を少し越えたところで雪や霜を集め、それが温まった後に雪崩になるというものである。浅い氷の季節的な融解はRSLの観測を説明できるが、そのような氷を毎年補充することは難しいだろう。^{[21]しかし、2015年の時点で、可溶性塩の季節的な沈着の直接観測は、RSLに}塩水（水和塩）が関与していることを強く示唆している。 ^[3]

有力な仮説は、塩水（非常に塩分の多い水）の流れに関係している。 ^{[3] [19] [20] [27] [28] [29]}火星の大部分に塩分が堆積していることから、火星の過去には塩水が豊富にあったことがわかる。^{[14] [23]}塩分濃度によって水の凝固点が下がり、液体の流れが維持される。塩分濃度の低い水は、観測された温度で凍結する。^[14] 2001年マーズ・オデッセイ探査機に搭載された熱放射画像システム（THEMIS）の熱赤外線データにより、RSLが形成される温度条件を限定することができた。少数のRSLは水の凝固点以上の温度で見えるが、大部分は見えず、多くは-43℃（230K）という低温で現れる。一部の科学者は、このような低温条件下では、硫酸鉄（III）（Fe ₂ (SO ₄ ) ₃）または塩化カルシウム（CaCl
₂）がRSL形成の最も可能性の高いモードである。^{[30] MROに搭載された}CRISM装置を 使用した別の科学者チームは、水和塩の証拠は過塩素酸マグネシウム（Mg（ClO ₄）₂）、塩化マグネシウム（MgCl ₂（H ₂ O）_x）、および過塩素酸ナトリウム（NaClO
₄）。^{[3] [29]}

実験と計算により、繰り返し傾斜線は含水塩化物とオキシクロリン塩の潮解と再水和によって生成されることが実証されました。しかし、現在の火星の大気条件では、このプロセスを完了するのに十分な水がありません。^[31]

これらの観測は、科学者が今日火星の表面に液体の水が存在する証拠を発見した最も近いものである。^{[14] [23]}しかし、多くの中緯度から高緯度の地域では、表面近くで凍った水が検出されている。 2008年には、フェニックス火星着陸船の支柱にも塩水滴と思われるものが現れた。^[32]

表面近くの液体の塩水の流れがこの活動を説明できるかもしれないが、水の正確な発生源とその動きの背後にあるメカニズムはわかっていない。^{[33] [34]} ある仮説では、必要な水は大気によって供給される表面近くの吸着水の季節変動に由来する可能性があると提案されている。表面に存在することが知られている過塩素酸塩やその他の塩は、周囲の環境から水分子を引き付けて保持することができる（吸湿性塩）が、^[21]火星の空気の乾燥は課題である。水蒸気は非常に狭い領域で効率的に閉じ込められなければならないが、大気柱の水蒸気量の季節変動は活動的な場所でのRSL活動と一致しない。^{[18] [21]}

より深い地下水が存在し、湧水や湧出水として地表に達する可能性はあるが^{[35] [36]}、これでは尾根や山頂の頂上から広がるRSLの広い分布を説明できない。^[21]また、赤道付近の砂丘には透水性の砂でできたRSLが見られるが、地下水源である可能性は低い。^[21]

マーズ・オデッセイの中性子分光計による地下付近のデータの分析により、RSL 地点には、同様の緯度にある他の場所よりも多くの水が含まれていないことが明らかになりました。著者らは、RSL は大規模な地表付近の塩分を多く含む帯水層から供給されているのではないと結論付けました。このデータから、水蒸気が深く埋まった氷、大気、または深く埋まった小さな帯水層から来ている可能性はまだ残っています。^[16]

RSL が初めて観測されて以来、乾燥した粒状流動が提唱されていたが、この解釈はプロセスの季節性のため除外されていた。乾燥した状況での季節的な誘発の最初の提案は、クヌーセン ポンプ効果を用いて 2017 年 3 月に発表された。^[37]著者らは、RSL がガルニ クレーターで 28° の角度で停止したことを実証し、乾燥した粒状雪崩と一致した。さらに、著者らは、水の検出が間接的なものに過ぎなかった (塩は検出されたが水は検出されなかった) など、湿潤仮説のいくつかの限界を指摘した。この理論は乾燥流動理論を押し戻した。2017 年 11 月に発表された研究では、観測結果は乾燥流動プロセスによって最もよく説明されると結論付けており、^{[38] [39] [40]} 、水に関する実際の分光的証拠は存在しないと述べている。 ^{[39] [19]}彼らの研究によると、RSLは27度以上の急勾配の斜面にのみ存在し、乾燥した砂丘の斜面と同じように降下するのに十分な勾配である。^[38] RSLは27度より浅い斜面には流れ込まないが、これは水のモデルとは矛盾している。^[39] 2016年の報告書でも、RSLサイトの地下水源の可能性に疑問が投げかけられているが、^[41]新しい研究記事では、水和塩が大気からいくらかの湿気を吸収し、塩を含む粒子の水和の季節的な変化が、膨張、収縮、またはいくらかの水分の放出など、RSL粒子の流れを引き起こす何らかのトリガーメカニズムをもたらし、粒子の凝集力を変えて斜面を下って落下または「流れ落ちる」原因となる可能性があると認められている。^[38]さらに、 2017年12月に発表された、10年以上にわたってマーズ・オデッセイ探査機が取得した中性子分光計のデータでは、活動部位に水（水素化レゴリス）の証拠は見られなかったため、著者らは、大気中の水蒸気の短命な潮解、または乾燥した粒状流の仮説も支持している。とはいえ、この機器の設置面積（約100 km）は、RSL（約100 m）よりもはるかに大きい。^[16]

これらの地形は、一年のうちで地元の気温が氷の融点を超える時期に、太陽に面した斜面に形成される。この縞模様は春に成長し、夏の終わりに広がり、秋に消えていく。これらの地形には何らかの形で水が含まれている可能性があり、この水は生命にとってはまだ冷たすぎたり塩分が多すぎたりする可能性があるため、対応する地域は現在、居住可能とみなされている。そのため、惑星保護勧告では「不確実な地域、特別地域として扱う」（つまり、地球の生命が生存できる可能性のある火星表面の地域）に分類されている。^[42]

湿潤流仮説は2015年以降、支持を失っているが^{[24] [25] [38] [39]、}これらの地域は依然として汚染された着陸船が持ち込んだ地球の細菌が存在する最も有力な候補地の一つである。いくつかの繰り返し斜面線はキュリオシティ探査機の到達範囲内にあるが、惑星保護規則により探査機による接近探査は禁止されている。^{[2] [43]}このため、これらの規則を緩和すべきかどうかについて議論が巻き起こっている。^{[44] [45]}

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  バイキングが撮影した火星の円盤の画像。矢印は、次の HiRISE 画像で繰り返される傾斜線の位置を示しています。
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  コプラテス カシュマ付近の特徴を示すラベル付き地図。矢印は、次の HiRISE 画像で繰り返し発生する斜面線の位置を示しています。
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  HiWish プログラムの HiRISE で見た Valles Marineris の一部の広角画像。ボックスには、次の画像で拡大表示される繰り返し傾斜線の位置が表示されます。
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  HiWish プログラムの HiRISE で撮影された、反復斜面線のクローズアップ カラー画像。矢印は、いくつかの反復斜面線を示しています。扇状地は、過去の反復斜面線によって形成された可能性があります。
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  反復斜面線は、斜面が最も暖かいときに伸びます。赤道付近では、RSL は北半球の夏には北半球の斜面で伸び、南半球の夏には南半球の斜面で伸びます。

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  火星の氷（白）、塩（赤）、温暖期の流れ（青）
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  夏季に拡大するニュートンクレーターの暗黒の流れ (ビデオ GIF)。
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  ホロヴィッツクレーターの斜面を流れる温暖な季節（ビデオGIF）。
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  マリネリス渓谷のコプラテス峡谷の季節的な流れ。

• 火星の温暖な斜面における季節的な流れに関する NASA の写真ギャラリー。
• スティルマン、D.、他 2017. 火星マリネリス峡谷に多数存在する広範囲にわたる反復斜面線 (RSL) の特徴。イカロス。第 285 巻。195-210 ページ