波打つ地形

スカラップ地形は火星の中緯度、南北45度から60度の間でよく見られる。特に北半球のユートピア平原^{[1] [2]の地域と南半球の}ペネウス・パテラエとアンフィトリテス・パテラエ^{[3] [4]}の地域で顕著である。このような地形は、スカラップ状の縁を持つ浅く縁のない窪みで構成されており、一般に「スカラップ窪み」または単に「スカラップ」と呼ばれている。スカラップ窪みは孤立していることもあれば密集していることもあり、時には融合しているように見えることもある。典型的なスカラップ窪みは、赤道に面した緩やかな傾斜と、極に面した急な崖を呈している。^{[5]この地形の非対称性は、おそらく}日射量の違いによるものである。波形の窪みは、昇華（物質が固体から気体へ中間の液体段階を経ずに直接変化する現象）によって地表下の物質、おそらくは間隙氷が除去されて形成されたと考えられている。このプロセスは現在も起こっている可能性がある。^[6] この地形は純粋な氷の堆積物の存在を示している可能性があるため、将来の火星の植民地化にとって非常に重要になる可能性がある。^[7]

Icarus 誌に掲載された研究によると、波状地形は、火星の現在の気候条件下で数万年かけて昇華により地下の水氷が失われることで形成される可能性があるという。波状窪みは、小さな衝突、局所的な黒ずみ、浸食、熱収縮による亀裂などの小さなきっかけで始まると考えられている。亀裂は、地球上の氷に富んだ地面では一般的である。彼らのモデルは、これらの波状窪みは、地面に深さ数十メートルまでの大量の純粋な氷がある場合に発生すると予測している。したがって、波状の特徴は、大量の純粋な氷の堆積物のマーカーとして機能する可能性がある。波状地形の内部および周囲の氷は、地面の空隙空間にあるだけでなく、フェニックス ミッションで発見されたように、おそらく 99% 純粋な過剰な氷である。^{[8] [9] [10]}火星探査機「マーズ・リコネッサンス・オービター」に搭載された 浅層地下レーダー（SHARAD）は、広い範囲で厚さ10～20メートル以上の氷の多い層のみを検出することができ、^[11]波状地形の領域で氷を発見した。^{[7] [12]}

波形地形の形成に関する詳細はまだ解明されていない。2016 年に Icarus 誌に掲載されたある研究では、5 段階のプロセスが提案されている。

1. 地球の傾きの大きな変化は気候を変えます。この気候の変化により、氷のマントルが形成されます。
2. さまざまな条件により、マントルは解凍または蒸発します。
3. 雪解け水は、少なくとも波形の窪みの深さまで地中を移動します。
4. 氷が凍ったり解けたりすると、氷の塊（氷レンズ）が発生します。
5. 傾斜が再び変化すると気候が変化し、大量の氷が昇華して波状の窪みが形成されます。^[13]

ユートピア平原では、断崖と平行な一連の曲線状の尾根が、大きな波状窪地の底に刻まれており、断崖の侵食のさまざまな段階を表している可能性がある。^[1]最近、他の研究者は、尾根が層の上部を表しているという考えを進めている。^[14]波状地形または波状地形の周囲の地表には、規則的な多角形の亀裂パターンを特徴とする「パターン化された地面」が現れることがある。これらのパターンは、地表がおそらく沈下、乾燥、または熱収縮によって引き起こされたストレスを受けていることを示している。 ^[15] このようなパターンは、地球上の周氷河地域でよく見られる。ユートピア平原の波状地形には、さまざまなサイズの多角形の特徴が見られる。断崖では小さく（幅約 5～10 m）、周囲の地形では大きく（幅約 30～50 m）。これらのスケールの違いは、地表の氷の濃度の地域差を示している可能性がある。^[1]

2016年11月22日、NASAは火星のユートピア平原地域で大量の地下氷を発見したと報告した。検出された水の量はスペリオル湖の水量と同等と推定されている。^{[16] [17] [18]}

この地域の水氷の体積の計算は、火星探査機「マーズ・リコネッサンス・オービター」に搭載された地中探査レーダー機器「SHARAD」の測定結果に基づいて行われた。

SHARADから得られたデータから、誘電率、つまり誘電率が決定されました。これは、氷の層の底にある反射体へのレーダーの透過量から判明しました。反射体の深さは、その場所の高解像度の写真を調べることで判明しました。特定の場所では、氷の層に隙間や窓がありました。MOLAの地形図で深さがわかりました。氷の層の上部には、多角形、波形の窪み、露出したクレーターが表示されており、これらはすべて氷を示していると考えられています。^[19]隙間の底には、まったく異なる色のクレーターだらけの表面がありました。これがレーダー反射で確認された反射体でした。全域で平均した誘電率は2.8でした。固体の水氷の誘電率は3.0～3.2です。火星に広く分布する玄武岩は8となる。そこで研究者らは、アリ・ブラムソンらの論文の三元図を用いて、氷に富む層は50～80%の水氷、0～30%の岩石含有量、15～50%の多孔度からなる混合物であると結論付けた。^{[20] [21] [22]}

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  HiRISEが捉えたペネウス・パテラの波形地形。波形地形は火星の一部の地域では非常に一般的です。画像はノアキス四角形から撮影されたものです。
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  HiRISEが捉えたユートピアの周氷河地形。パターン化された地面と波状の地形が見える。カシウス四角形内の画像。
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  HiRISEが捉えたマッド・ヴァリスは、波打つような地形を呈している。右の写真は、他の写真の一部を拡大したものである。ヘラス四角形内の画像。
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  HiWish プログラムの HiRISE から見たスカラップ模様の地面。
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  HiWish プログラムの HiRISE で見た、波型地形のクローズアップ。表面は多角形に分割されています。これらの形状は、地面が凍結したり解凍したりする場所でよく見られます。注: これは前の画像の拡大です。
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  HiWish プログラムの HiRISE から見たスカラップ模様の地面。
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  HiWish プログラムの HiRISE で見た、波型地形のクローズアップ。表面は多角形に分割されています。これらの形状は、地面が凍結したり解凍したりする場所でよく見られます。注: これは前の画像の拡大です。
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  HiRISE が捉えたホタテ貝の形成段階。場所はヘラス四角形。
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  HiWish プログラムの HiRISE で撮影された周氷河ホタテ貝と多角形。
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  HiWish プログラムの HiRISE によって観測された、まっすぐな南壁を持つ窪地の波状地形の可能性のあるバリエーション。ボックスは、下の画像で拡大された部分を示しています。画像は、ミランコビッチ クレーターのディアクリア四角形にあります。
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  HiWish プログラムの HiRISE で観測された、直線壁の窪みの上の画像の拡大。北壁に比べて南壁が暗いことに注目してください。
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  HiWish プログラムの HiRISE から見た上記画像のさらなる拡大図。

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  HiWish プログラムの HiRISE で表示される、矢印で示される低い中心ポリゴン。画像は HiView で拡大されました。
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  HiWish プログラムの HiRISE で見られる、矢印で示される高中心ポリゴン。画像は HiView で拡大されています。
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  HiWish プログラムの HiRISE で表示される、低中心ポリゴンと高中心ポリゴンの両方でラベル付けされた波形地形。HiView で拡大された画像。
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  HiWish プログラムの HiRISE が見た波状地形。場所はCasius 四角形です。