ヴァスティタス・ボレアリス

ヴァスティタス・ボレアリス

ヴァスティタス・ボレアリスは、北緯 70 度を囲む広大な低標高地域です。
位置	北半球、火星
座標	北緯87度44分 東経32度32分 / 北緯87.73度 東経32.53度 / 87.73; 32.53
長さ	0～360 東
幅	北緯48.25～82.08度
直径	2002.91キロ
深さ	4～5キロ
ネーミング	ラテン

ヴァスティタス・ボレアリス（ラテン語で「北の荒野」）^[1]火星最大の低地の北緯にあり、北極地域を。^[2]北部平原、北部低地、または北極エルグ^[3]と呼ばれることが多い。この平原は火星の平均半径より4～5km下にあり、中心は87°44′N 32°32′E / 87.73°N 32.53°E / 87.73; 32.53である。^[4]ヴァスティタス・ボレアリスの小さな部分は、北緯65度より下まで達する。

この地域は、ウジェーヌ・アントニアディによって命名されました。彼は著書『火星惑星』 （1930年）の中で、北部平原の顕著なアルベド特性を指摘しました。この名前は1973年に国際天文学連合によって正式に採用されました。^[5]

公式には認められていないが、北極盆地は火星の北半球の低地のほとんどを占めている。^{[6] [7]}その結果、ヴァスティタス・ボレアリスは北極盆地内に位置し、もう1つの非常に大きな盆地であるユートピア平原がそれに隣接している。一部の科学者は、火星の歴史のある時点でこの平原が仮想の海に覆われていたと推測しており、南端には推定上の海岸線があると示唆されている。今日、これらの緩やかな傾斜の平原は尾根、低い丘、まばらなクレーターで特徴づけられている。ヴァスティタス・ボレアリスは、南部の同様の地形地域よりも著しく平坦である。

2005年、欧州宇宙機関の火星探査機マーズ・エクスプレスは、ヴァスティタス・ボレアリス地域のクレーターに大量の氷が存在することを撮影した。この地形の現地の環境条件は、氷が安定して存在するのに適している。氷は北半球の夏の始まりに昇華した凍った二酸化炭素を覆った後に現れ、火星の一年を通して安定していると考えられている。^[8]

NASAの探査機フェニックスは、2008年5月25日（火星の初夏）、 非公式にグリーンバレーと名付けられた北極圏の地域に無事着陸した。フェニックスは北緯68.218830度、東経234.250778度に着陸した。^[9]探査機は静止状態で、水を検出し、かつて火星が生命の生育にどれほど適していたかを判断するために土壌サンプルを収集・分析した。探査機は、約5か月後に冬の条件が厳しくなるまで、そこで活動を続けた。^[10]

バイキングやパスファインダーの着陸船が訪れたいくつかの場所とは異なり、フェニックスが着陸したヴァスティタス・ボレアリス付近の岩石はほぼすべて小さい。カメラで見える範囲では、土地は平らだが多角形になっている。多角形の直径は2～3メートルで、深さ20～50センチの谷で区切られている。これらの形状は、土壌中の氷が大きな温度変化に反応して生じたものである。^[11]土壌の上部には地殻がある。顕微鏡で調べたところ、土壌は平らな粒子（おそらく粘土の一種）と丸い粒子でできていることが判明した。土壌をすくい上げると、一緒に固まる。火星の他の場所を訪れた他の着陸船は多くのさざ波や砂丘を目撃しているが、フェニックスのエリアにはさざ波や砂丘は見られない。氷は多角形の中央の表面から数インチ下に存在している。多角形の端に沿って、氷の深さは少なくとも8インチある。氷は火星の大気にさらされるとゆっくりと消えていきます。^[12]冬には表面に雪が積もります。^[13]

フェニックスミッション終了後にサイエンス誌に掲載された結果によると、サンプルには塩化物、重炭酸塩、マグネシウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、そしておそらく硫酸塩が検出された。pHは7.7 ± 0.5。強力な酸化剤である過塩素酸塩（ClO ₄）が検出されました。これは重要な発見でした。この化学物質は、ロケット燃料や将来の入植者のための酸素源として使用される可能性があります。特定の条件下では、過塩素酸塩は生命を阻害する可能性がありますが、一部の微生物は（嫌気性還元によって）この物質からエネルギーを得ます。この化学物質を水と混ぜると、道路に塩をまいて氷を溶かすのと同じように、凝固点を大幅に下げることができます。過塩素酸塩は水を強く引き付けるため、空気中の湿気を引き寄せ、今日の火星に少量の液体の水を生成する可能性があります。^[14]火星の特定の地域でよく見られる溝は、過塩素酸塩が氷を溶かし、水が急斜面の土壌を浸食することで形成された可能性があります。^[15] 2組の実験により、土壌には3～5％の炭酸カルシウムが含まれていることが実証されました。サンプルを熱発生ガス分析装置（TEGA）でゆっくり加熱すると、725℃でピークが発生しました。これは、炭酸カルシウムが存在する場合に発生する温度です。2番目の実験では、湿式化学実験室（WCL）で土壌サンプルに酸を加え、pH電極でpHを測定しました。pHが3.3から7.7に上昇したため、炭酸カルシウムが存在すると結論付けられました。炭酸カルシウムは、粒子を固めることで土壌の質感を変えます。土壌に炭酸カルシウムがあると、酸を緩衝し、生命にとってより優しいpHを作り出すため、生命体にとってより優しいのかもしれません。^[16]

ヴァスティタス・ボレアリスの表面の大部分は、模様のある地面で覆われている。地面は多角形の形状をしていることもある。フェニックス着陸船は、多角形の形状をした模様のある地面のクローズアップ画像を提供した。他の場所では、表面には鎖状に並んだ低い丘がある。多くの線が誰かの指紋のように見えることから、一部の科学者は最初にこの地形を指紋地形と呼んだ。^[17]形状とサイズの両方で同様の地形は、南極などの陸上の周氷河地域に見られる。南極の多角形は、季節的な温度変化による土と氷の混合物の繰り返しの膨張と収縮によって形成される。乾燥した土が亀裂に落ちると、砂のくさびが形成され、この効果が高まる。このプロセスにより、応力亀裂の多角形のネットワークが形成される。^[18]

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  HiRISEが撮影したオリンピア平原の砂丘。MRO によってここで石膏が検出されました。^[19]
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  模様のある地面は、巨大な指紋のように見えることから、かつては指紋地形と呼ばれていました。黒い点は、実際には低い丘の連なりです。中央の円形の特徴は、埋もれたクレーターの縁にある黒い岩の輪です。写真はMars Global Surveyorより。
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  マーズ・グローバル・サーベイヤーが撮影した、多角形の模様のある地面を持つロモノソフ・クレーター。
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  HiRISEが撮影したコロリョフクレーターの底。

春には、表面の霜が消えてその下の黒い土が露出するため、さまざまな形が現れます。また、場所によっては、間欠泉のような噴火で塵が吹き飛ばされ、「クモ」と呼ばれることもあります。風が吹くと、塵が長くて黒い筋や扇を作ります。

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  HiWish プログラムの HiRISE によって観測された、北半球の春のポリゴン内のクモと霜。
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  HiWish プログラムの HiRISE で見た、ポリゴンまたはパターン化された地面の間のクモのクローズアップ ビュー。
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  HiWish プログラムの HiRISE で撮影された、風によって縞状または扇状に形作られたクモ。ポリゴン サーフェスの端に沿った溝には霜が付いています。
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した、霜がほとんど消えた砂丘群。波紋がいくつか見えます。
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した、解凍中の砂丘のクローズアップ。いくつかのさざ波と小さな溝も見えます。

火星の広範囲の観測可能な表面の多くは氷河でできている。高緯度の地域の多くは、今でも大量の水氷を含んでいると考えられている。^{[20] 2010年3月、科学者たちは}デウテロニルス・メンサエと呼ばれる地域のレーダー調査の結果を発表し、数メートルの岩石の破片の下に氷が広がっている証拠が広範囲に見つかった。氷はおそらく、極がもっと傾いていた以前の気候の間に降雪として堆積したものと思われる。^[21] 下の写真に示すように、ヴァスティタス・ボレアリスのいくつかの特徴は古代の氷河であると考えられている。

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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した、氷が消えた後の氷河の残骸。
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影した、おそらく氷河。レーダー調査により、ほぼ完全に純粋な氷で構成されていることが判明しました。右側の高地 (台地) から移動しているように見えます。
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  ランドサット 8 号が捉えた、地球の北極にあるローマー湖のエレファント フット氷河。この写真には、火星にある氷河だと考えられている多くの地形と同じ形をした複数の氷河が写っています。

氷冠が露出している特定の場所では、多くの層が含まれていることがわかります。そのいくつかを下の写真に示します。

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  HiWish プログラムの HiRISE で撮影された、氷冠の端に沿って見える層

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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影したクレーターの底にある砂丘。
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  HiWish プログラムの HiRISE が撮影したクレーター内の砂丘のクローズアップ。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 が撮影したクレーター底の砂丘のクローズアップ

フェニックス着陸船は数か月にわたってボレウム海の気象観測を行った。風速は時速11～58kmで、通常の平均風速は時速36kmであった。^[22]ミッション中に測定された最高気温は-19.6℃、最低気温は-97.7℃であった。^[23]砂塵旋風が観測された。^[24]

フェニックスの画像には、雪を生み出す巻雲が映っている。雲は大気中の約-65℃の高度で形成されたため、二酸化炭素の氷ではなく水の氷でできているはずである。二酸化炭素の氷が形成される温度は-120℃以下とはるかに低いからである。このミッションの結果、この場所には年内に水の氷（雪）が積もったはずだと今では考えられている。^[13]

科学者たちは、水氷は夜間に雪によって下方に運ばれたと考えています。朝には昇華（氷から直接蒸気に変化）しました。日中は対流と乱流によって水氷が再び大気中に混ざり合いました。^[13]

フェニックス宇宙船から送信されたデータの解釈は、サイエンス誌に掲載されました。査読されたデータによると、水氷の存在が確認され、その場所は最近までより湿潤で温暖な気候であったことが分かりました。火星の土壌で炭酸カルシウムが見つかったことから、科学者は、その場所が地質学的に過去に湿潤または湿潤であったと考えています。季節またはより長い周期の日周サイクルの間、水は薄い膜として存在していた可能性があります。火星の傾きまたは黄道傾斜は地球よりもはるかに大きく変化するため、湿度の高い時期があった可能性があります。^[25]

• 火星の湖

• Martel, LMV (2003 年 7 月)「火星の古代の洪水と海」惑星科学研究の発見。http://www.psrd.hawaii.edu/July03/MartianSea.html

ウィキメディア・コモンズには、ヴァスティタス・ボレアリスに関連するメディアがあります。

• 火星の氷 – ジム・セコスキー – 第 16 回国際火星協会大会