タルシス(/ ˈθɑːrsɪs /、THAR -sis )は、火星の西半球の赤道付近を中心とする広大な火山高原である。[注1 ]この地域には、太陽系最大の火山群があり、その中にはタルシス山群として知られる3つの巨大な楯状火山、アルシア山、パヴォニス山、アスクラエウス山が含まれる。現在の定説では、タルシスは地球の火山島列の下にあると考えられているホットスポットの上に位置している。
地球上で最も高い火山であるオリンポス山は、しばしばタルシス地域と関連付けられますが、実際には高原の西端に位置しています。タルシスという名前は、聖書のタルシシュ(既知の世界の西端の土地)のギリシャ語・ラテン語の音訳です。 [ 5 ]

タルシスは、歴史的および科学的な文脈によって多くの意味を持つ可能性があります。この名前は、一般的には、赤道のすぐ南、東経265°付近を中心とする、異常に隆起した地形の大陸サイズの領域を表す広い意味で使用されます。 [ 2 ]タルシス隆起またはタルシス高原 と呼ばれるこの広大で隆起した領域は、火星の西半球を支配しており、地球規模の二分法に次いで、惑星上で最大の地形的特徴です。[ 3 ]
タルシスには正式に定義された境界がないため[ 6 ] 、この地域の正確な寸法を示すことは困難です。一般的に、この膨らみは幅約5,000キロメートル(3,100マイル)[ 2 ] 、高さ最大7キロメートル(4.3マイル)[ 3 ](標高がはるかに高い火山を除く)です。おおよそ西のアマゾニス平原(東経215度)から東のクリュセ平原(東経300度)まで広がっています。この膨らみは南北方向にわずかに伸びており、アルバ山(北緯約55度)の北側斜面からタウマシア高地(南緯約43度)の南麓まで続いています。この地域の定義方法によって、タルシスは1,000万~3,000万平方キロメートル(400万~ 1,000万平方マイル)を占め、火星の表面積の最大25%に相当します。[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]
広域タルシス地域は、地質学的に異なる複数の亜地域から構成され、それぞれ異なる年代と火山活動史を持つ。ここで示されている区分は非公式なものであり、正式に命名された他の地形的特徴や地域の一部または全部に相当する可能性がある。
タルシスは、北側の隆起と南側の隆起という2つの大きな隆起に分かれています。[ 10 ] [ 11 ]北側の隆起は、二分境界の北にあるクレーターがまばらな低地平原を部分的に覆っています。この地域は、アルバ・モンスとその広大な火山流によって支配されています。アルバ・モンスは、火星に特有の広大な低地の火山構造です。アルバ・モンスは非常に大きく、地形的に特徴的であるため、それ自体でほぼ完全な火山地域として扱うことができます。[ 12 ] [ 13 ]北側の隆起の最も古い部分は、ケラウニウス・フォッサエの非常に破砕された地形に対応する広い地形の尾根で構成されています。[ 14 ] この尾根は南北方向に伸びており、アルバ・モンスが乗っているノアキアン時代の基盤の一部を形成しています。また、北側の隆起部には、セラウニウス・フォッサエ層の溶岩流があり、これは南のタルシス中央部の大部分を構成するアマゾニア時代の溶岩流よりもやや古い。[ 15 ]

タルシスの南部の大部分(右図)は、古いクレーターのある高地地形の上に位置している。その西側の境界は、大まかにダエダリア平原の高地溶岩平原によって定められており、そこから南西に向かって緩やかに傾斜し、メムノニアとテラ・シレヌムの地域へと続いている。東側では、タルシスの南部の隆起部は、幅約3,000 kmの広大な火山平原であるタウマシア高原 で構成されている。[ 16 ]タウマシア高原の西側は、断裂帯(クラリタス・フォッサエ)と山々(タウマシア高地[ 17 ])からなる非常に高い地帯によって境界づけられており、この地帯は南、東、北東へと大きく弧を描いており、サソリの尾の形に例えられることがある。[ 10 ] [ 18 ]この高原地帯は、北はノクティス・ラビリンサスとヴァレス・マリネリスの西4分の3に囲まれています。東は、コプラテス隆起と呼ばれる南北方向の尾根に囲まれています。[ 19 ]これらの境界は、シリア、シナイ、ソリス・プラナを含む、広くて高い高原と浅い内陸盆地を囲んでいます(火星の平原のリストを参照)。タルシス隆起の最も高い高原は、シリア・プラヌムの北部、ノクティス・ラビリンサスの西部、アルシア・モンスの東の平原にあります。
タルシス隆起の北部と南部の間には、アルシア・モンス、パヴォニス・モンス、アスクラエウス・モンスの3 つの巨大なタルシス・モンテス火山によって区切られた、比較的狭く北東方向に伸びる地域があります。そこには、いくつかの小さな火山体と、若い (中期から後期アマゾニア) 溶岩流からなる隣接する平原があります。[ 15 ] 溶岩平原は東に向かって緩やかに傾斜し、そこで古い (ヘスペリアン期) のエクス・カズマと西テンペ・テラの地形と重なり、湾に入っています。西側では、溶岩平原は最大200 キロメートル (120マイル)の幅を持つ巨大な北西方向の谷のシステムに向かって傾斜しています。アマゾニス平原に流れ込むこれらの北西斜面谷 (NSV) は、平行に並んだ巨大な「竜骨状」の岬によって隔てられています。 NSVは、タルシスの東にあるクリュセ平原に流れ込む巨大な流出路と同様に、壊滅的な洪水の名残である可能性がある。[ 20 ]中央タルシスは長さ約3,500キロメートル(2,200マイル)で、タルシス四角形の大部分と、南に隣接するフェニキス湖四角形の北西部分を含む。
オリンポス山とその関連する溶岩流および橄欖堆積物は、タルシス地域の別の明確な亜地域を形成している。この亜地域は、幅約1,600キロメートル(990マイル)である。主要な地形的隆起部から外れているが、タルシスを形成した火山活動に関連している。[ 10 ]オリンポス山は、タルシスの大きな火山の中で最も若い。
タルシスは一般的に火山構造地域と呼ばれ、火山活動とそれに伴う地殻変動によって広範囲にわたる地殻変形が生じた地域である。標準的な見解によれば、タルシスはハワイ島の下にあると考えられているホットスポットに似たホットスポットの上に位置している。ホットスポットは、マントルを上昇する1つまたは複数の巨大な高温低密度物質の柱(スーパープルーム[ 21 ] )によって引き起こされる。ホットスポットは下部地殻で大量のマグマを生成し、それが流動性の高い玄武岩質溶岩として地表に放出される。火星にはプレートテクトニクスがないため、溶岩は何十億年も一つの地域に蓄積され、巨大な火山構造物を形成することができる。

地球(そしておそらく火星でも)では、大規模な火成岩地域で生成されたマグマのすべてが溶岩として地表に噴出するわけではありません。その多くは地殻内に留まり、ゆっくりと冷えて固まり、大きな貫入岩体(深成岩体)を形成します。マグマが垂直の断裂を通って移動すると、岩脈群が生成され、地表では長い直線状の亀裂(窪地)やクレーター列(カテナ)として現れることがあります。マグマはまた、岩床やラコリスなどの大きな板状の岩体として地殻に水平に貫入し、上層の地殻の全体的なドーム状隆起や断裂を引き起こすことがあります。したがって、タルシスの大部分は、地表の溶岩流に加えて、これらの貫入岩体で構成されていると考えられます。[ 22 ]
タルシスの性質に関する重要な疑問の 1 つは、その隆起が主に下にあるマントル プルームによって提供される浮力による活発な地殻隆起の産物なのか、それとも単に下にあるリソスフェアによって支えられている大きな静的な火成物質の塊なのかということです。重力データとタルシス周辺の断層のパターンの理論的分析は、後者の可能性が高いことを示唆しています。[ 23 ] [ 24 ]タルシスの巨大な沈下重量は地殻に莫大な応力を発生させ、その地域の周囲に広いトラフ[ 25 ]と、隆起の中心から放射状に伸びて惑星の半分に及ぶ一連の断裂を生み出しています。[ 26 ]
タルシス周辺の古代の谷網の流れの方向などの地質学的証拠は、この隆起が約37億年前のノアキアン時代末期までにほぼ形成されていたことを示している[ 25 ] 。 [ 27 ]隆起自体は古代のものであるが、この地域の火山噴火は火星の歴史を通じて継続し、おそらく惑星の大気の生成と惑星表面の岩石の風化に重要な役割を果たしたと考えられる[ 28 ] 。
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、ハワイの玄武岩溶岩で観察される割合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 bar の CO 2大気と 120 m の厚さの地球規模の水の層を生成した可能性がある。[ 25 ]火星のマグマには、硫黄と塩素も相当量含まれている可能性が高い。これらの元素は水と結合して、一次岩石や鉱物を分解できる酸を生成する。タルシスや火星の他の火山中心地からの噴出物は、火星の初期 (テイキアン[ 29 ] )に硫酸風化によってキーゼライトや石膏などの含水硫酸塩鉱物が豊富に生成された原因である可能性が高い。
欧州宇宙機関(ESA)の探査機2機が午前中にタルシスで水の霜の堆積物を発見した。これまで、火星の赤道で水の霜ができることなどあり得ないと考えられていた。 [ 30 ]このような発見は、火星の現在の水循環と居住可能性を理解する上で重要である。[ 31 ]
タルシス隆起の総質量は約 10 21 kg で、[ 32 ]準惑星ケレスとほぼ同じです。タルシスは非常に大きく質量も大きいため、惑星の慣性モーメントに影響を与え、時間の経過とともに惑星の自転軸に対する地殻の向きが変化する可能性があります。[ 33 ]最近の研究によると、[ 34 ]タルシスはもともと北緯約 50 度で形成され、42 億年前から 39 億年前に赤道に向かって移動しました。真の極移動として知られるこのような移動は、惑星の広範囲にわたって劇的な気候変動を引き起こしたでしょう。Nature に掲載されたより最近の研究では極移動に同意しましたが、著者らはタルシスでの噴火はわずかに異なる時期に起こったと考えています。[ 35 ]

過去 20 年間の宇宙探査により、他の惑星の火山は予想外のさまざまな形をとることが明らかになった。[ 36 ]同じ時期に、地質学者は地球の火山がこれまで考えられていたよりも構造的に複雑で動的であることを発見した。[ 37 ]最近の研究では、太陽系全体で形状、サイズ、組成が大きく異なる地質学的特徴を組み込むために、火山の定義を洗練しようと試みている。 [ 38 ]このアイデアの統合から得られた驚くべき、そして議論を呼ぶ結論の 1 つは、タルシス地域が単一の巨大火山である可能性があるということである。[ 39 ]これは、 2010 年に発表されたアメリカ地質学会の特別論文で地質学者の Andrea Borgia と John Murray が発表した論文である。 [ 40 ]
タルシスのような広大な火成岩地域が火山である理由を理解する鍵は、火山の概念を単純な円錐形の建造物から環境または「全体的」システムへと再考することである。地質学の従来の見解によれば、火山は地殻の割れ目や裂け目の上に噴出した溶岩と灰から受動的に形成される。裂け目は地殻と下部マントルで作用する地域的な構造力によって生成される。従来、火山とそのマグマ供給系は火山学者と火成岩岩石学者によって研究されてきた一方、構造的特徴は構造地質学者と地球物理学者によって研究されてきた。しかし、最近の大規模な陸上火山に関する研究は、火山プロセスと構造プロセスの区別が非常に曖昧であり、両者の間に大きな相互作用があることを示している。
多くの火山は成長するにつれて変形構造を生じます。火山の斜面には、浅い重力崩落、断層、およびそれに伴う褶曲がよく見られます。大きな火山は、噴出物を斜面に付加するだけでなく、特に脆弱な物質や延性のある物質の上に位置している場合は、基部で横方向に広がることによっても成長します。火山がサイズと重量を増すにつれて、火山の下の応力場は圧縮から伸張に変化します。地殻が引き裂かれる火山の基部には、地下の裂け目が発達する可能性があります。[ 41 ]この火山の拡大は、火山の遠位斜面に沿った衝上断層、火山体全体に広がる地溝と正断層、および壊滅的な斜面崩壊(セクター崩壊)の形で、さらなる構造変形を引き起こす可能性があります。数学的解析によると、火山性拡大は様々な規模の火山で発生し、理論的には中央海嶺(発散型プレート境界)で発生する大規模な地溝形成と類似している。したがって、この観点からすると、テクトニックプレート、拡大火山、地溝の区別は曖昧であり、すべて同じ地球力学システムの一部であると言える。
ボルジアとマレーによれば、シチリア島のエトナ山は、はるかに大きなタルシス隆起の地上における良い類似例であり、彼らはそれをタルシス隆起と呼ぶ巨大な火山とみなしている。エトナ山は複雑な拡大火山であり、3つの主要な構造的特徴によって特徴づけられる。すなわち、山頂を北北東方向に横断する火山性リフト系、火山の基部を取り囲む周辺圧縮帯(衝上断層前線)、そして山頂リフトと周辺衝上断層前線を結ぶ東北東方向に延びる横ずれ伸張(斜め正)断層系である。[ 42 ]火山の山頂には、頻繁に活動する急峻な山頂円錐が多数存在する。また、山体全体には多数の小さな寄生円錐が点在している。[ 43 ]
エトナ山とタルシス海嶺の構造的類似性は、後者が約200倍大きいにもかかわらず、非常に顕著である。ボルジアとマレーの見解では、タルシスは非常に大きな拡大火山に似ている。エトナ山と同様に、拡大によって海嶺の頂上を貫く裂け目と、裂け目を基底圧縮帯に接続する放射状断層系が形成された。タルシスの断層系は放射状フォッサで表され、マリネリス峡谷はその最大の例である。衝上断層前線はタウマシア高地として見える。地球ではプレートの裂け目が対応する沈み込み帯を形成するのとは異なり、火星の厚いリソスフェアはマントルに沈み込むことができない。代わりに、圧縮帯は押しつぶされ、横方向にせん断されて山脈となり、これは衝上と呼ばれるプロセスである。このたとえ話を完成させるなら、巨大なオリンポス山とタルシス山脈は、はるかに大きな火山体の頂上にある円錐丘、あるいは寄生円錐丘に過ぎないと言えるだろう。
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