金星の火山活動

金星の表面は火山性地形が大部分を占め、太陽系のどの惑星よりも多くの火山がある。表面の90%は玄武岩で、惑星の約65%は火山性の溶岩平原のモザイクで構成されており、火山活動が表面の形成に大きな役割を果たしたことを示している。金星には1,000を超える火山構造があり、溶岩の洪水によって金星の表面が定期的に再形成されている可能性がある。科学者が表面の衝突クレーターの密度から判断すると、金星は約5億年前に大規模な地球規模の表面再形成イベントを経験した可能性がある^[1]。金星の大気は二酸化炭素を多く含み、圧力は地球の大気の90倍である。

金星にはレーダーマッピングによって8万を超える火山^[2]があることが検出されている。長年、科学者たちは金星が現在活動しているのか、それとも火山構造が過去の名残なのかについて議論してきた。金星の表面には比較的最近の表面再形成を示唆する衝突クレーターがいくつかある。^[3]最も可能性の高い表面再形成イベントは火山の流出であろう。マゼラン探査機によるレーダー探査により、金星で最も高い火山であるマアト山で比較的最近の火山活動の証拠が、山頂近くと北側斜面での灰の流れの形で明らかになった。このような多くの証拠は金星の火山が最近活動していたことを示唆しているが、マアト山での現在の噴火は確認されていない。しかし、2020年のより最近の他の研究では、マアト山に限らないが、金星は現在確かに火山活動が活発であることを示唆している。^{[4] [5] 2023年、科学者たちは}マゼラン探査機が撮影したマアト山地域の地形画像を再検証した。彼らはコンピューターシミュレーションを使用して、8か月の間に地形が変化したことを決定し、活火山活動が原因であると結論付けた。^[6] 2023年までは、活火山活動の兆候があっただけだった。2023年3月、ヘリックらはマゼランの画像で拡大する噴出口を撮影し、金星で活火山活動が起こっていることを示したと発表した。^[7]

金星には、シールド火山、広範囲にわたる溶岩流、そして地球には存在しないパンケーキドームや「ダニのような」構造と呼ばれる珍しい火山がいくつかあります。パンケーキドーム火山は、直径が最大15 km (9.3 mi)、高さが1 km (0.62 mi)未満で、地球で形成される溶岩ドームの100倍の大きさです。これらは通常、コロナやテッセラ（金星特有の、2次元または3次元で折り畳まれて破断された、大きく変形した地形の大きな領域）に関連しています。パンケーキは、金星の高気圧下で噴出した粘性の高いシリカを豊富に含む溶岩 によって形成されたと考えられています。

「ダニのような」構造は、スカラップ縁ドームと呼ばれます。多数の脚を持つドームのように見えるため、一般的にダニと呼ばれています。縁では地滑りなどの大規模な崩壊が起こったと考えられています。周囲に瓦礫の堆積物が散らばっているのが見られることもあります。

地球上の火山は、主に 2 種類あります。シールド火山と複合火山または成層火山です。ハワイなどのシールド火山は、ホットスポットと呼ばれるゾーンで地球の深部からマグマを噴出します。これらの火山の溶岩は比較的流動性が高く、ガスの放出を許します。セントヘレンズ山やピナツボ山などの複合火山は、プレートテクトニクスに関連しています。このタイプの火山では、一方のプレートの海洋地殻が沈み込み帯でもう一方のプレートの下に滑り込み、海水の流入とともに、ガスの排出を制限する粘着性のある溶岩が生成されます。そのため、複合火山はより激しく噴火する傾向があります。

地殻プレートも海水もない金星では、火山はほとんどがシールド型である。^{[要出典]とはいえ、金星の火山の形態は異なっている。地球のシールド型火山は、幅が数十キロメートル、}マウナケアの場合は海底から測って高さが最大10キロメートル（6.2マイル）に達することがある。金星では、これらの火山は数百キロメートルの面積を覆うことがあるが、平均高さは1.5キロメートル（0.93マイル）と比較的平坦である。大きな火山は、その巨大な垂直荷重のために金星のリソスフェアを下方に曲げ、火山体の周囲に曲げ堀やリング状の亀裂を生み出す。 ^[8]大きな火山体荷重は、マグマ溜まりを敷居のようなパターンで破壊し、地表下のマグマの伝播に影響を与える。^[9]

金星の表面の他のユニークな特徴としては、新星（放射状の岩脈や地溝のネットワーク）とクモ膜がある。新星は、大量のマグマが表面に押し出されて、レーダー反射率の高い放射状の尾根や溝を形成するときに形成される。これらの岩脈は、溶岩が噴出した中心点の周囲に対称的なネットワークを形成し、マグマ溜まりの崩壊によって生じた窪みもある可能性がある。

クモ膜は、新星のものと似た放射状の亀裂の複雑なネットワークに囲まれた同心円状の楕円がいくつかあることから、クモの巣に似ていることからその名が付けられました。クモ膜と特定されている約250の特徴が実際に共通の起源を共有しているのか、それとも異なる地質学的プロセスの結果なのかはわかっていません。^[10]

金星の火山活動は過去 250 万年以内に起きているが、最近まで金星の火山が最近噴火したという絶対的な証拠はなかった。最近のレーダー画像には、1,000 を超える火山構造と、溶岩の洪水によって惑星の表面が定期的に再浮上している可能性のある証拠が写っている。レーダー画像に加えて、上層大気中の二酸化硫黄ガス量の異常な変化など、火山活動が起こったことを裏付ける証拠もある。二酸化硫黄は火山からのガス放出の重要な成分である。しかし、下層大気中の二酸化硫黄は安定したままである。これは、地球全体の大気の変化によって雲の上の二酸化硫黄濃度が上昇したことを意味している可能性がある。大気の変化は金星で火山が噴火した証拠である可能性があるが、それが実際に起こったかどうかを判断するのは困難である。^[10] 2014年、進行中の火山活動の直接的な証拠として、シールド火山サパス山近くのガニス・カズマのリフトゾーンの端に赤外線の「閃光」が初めて発見されました。これらの閃光は2008年と2009年に2、3日連続で地球上で検出され、火山噴火から放出された高温のガスまたは溶岩によって引き起こされたと考えられています。^{[11]科学者たちは、}マアト山、オザ山、サパス山、イドゥン山の4つの火山が活動している可能性があると考えています。^{[12] [13] [14]}

2020年、スイス国立科学財団とNASAの支援を受けたメリーランド大学の研究で、金星のコロナのうち37個が現在も活動している兆候を示していることがわかった。メリーランド大学のローラン・モンテシ教授は「特定の構造を指して『これは古代の火山ではなく、現在も活動している火山だ。休火山かもしれないが、死んではいない』と言うことができる」と語った。活動中のコロナは互いに近くに集まっているため、地質調査機器の配置が容易になるだろう。^{[15] [16]}

2023年3月、第54回月惑星科学会議で、あるチームが金星表面の火山活動の初めての画像を公開した。発表は、マゼランデータの異なるサイクル（8か月間隔）からの2つのレーダー画像で構成され、ほぼ2平方キロメートル拡大した火山の火口が示されていました。^[17]このデータは、発見当時30年以上前のものでした。科学者たちは、この拡大は画像を撮影した角度で​​は説明できないことをコンピューターシミュレーションで確認し、変化は構造的なものであるに違いないことを明らかにしました。^[17]

金星の雷は火山活動や大気の対流の診断に役立つ可能性があるため、金星での雷の可能性を検出するためにいくらかの努力が払われてきました。^{[18]雷は直接観測されていませんが、最も説得力のある証拠は、4機の}ベネラ着陸機すべてによって雲の下で記録された超低周波（VLF）無線放射です。^[18]日本の探査機あかつきは現在、他の科学的目的とともに、金星での可視雷を探しています。^[19]

2020年、グリーブスらは ALMAとJCMTを用いて金星の大気中に1～ 5ppbのホスフィンレベルを検出した。^[20]パイオニア金星の歴史的データもホスフィンの検出の可能性を示している。^[21]ホスフィン（PH ₃）は、金星の大気中で硫酸と以下の反応を起こしてリン化物（P ^3-）から生成される。

2 P ³⁻ + 3 H ₂ SO ₄ → 2 PH ₃ + 3 SO2−4

リン化物は鉄やマグネシウムなどの金属から生成され、金星のマントルに多量に存在するはずである。^[22]リン化物は高度70kmで検出されたが、これは地球のクラカタウやイエローストーンのような爆発規模の火山噴火を意味している。 ^{[22] [23]このことは、金星が最近火山活動を経験したということだけでなく、地球の}沈み込み帯で生成されるものと同様の水和溶融物が存在しないにもかかわらず、爆発的な噴火が発生する可能性があることを示唆している。金星のマントルには分留によって濃縮できる原始的な水があると考えられている。^[24]

金星の大気中のホスフィンの別の説明として生物活動が示唆されてきたが、他の生物の痕跡がないため、これはありそうにない。^[22]別の仮説では、ホスフィンは金星の雲で生成される可能性があるが、このプロセスには金星では通常入手できない水が必要であるとされている。^[22]科学者の中には、発見されたホスフィン濃度が本当に示されているほど高いのか疑問視する者もいる。ホスフィンが1～5ppbの量で存在し、マントル起源であると判断できる場合、爆発的な火山活動を引き起こすのに十分な揮発性物質を含む深部マントルプルームシステムを意味することになる。^[24]

2010年、スザンヌ・E・スムレカー らは、ビーナス・エクスプレスが約25万年前かそれより前に噴火した3つの火山を観測したと発表し、金星が定期的に溶岩流によって表面が覆われていることを示唆している。 ^{[25] [26]}彼女は金星の解明のために、金星起源探査機（VOX）とヴェリタスの2つのミッションを提案している。一方、日本の探査機あかつきは2015年12月から金星を周回しており、その目的の1つは赤外線カメラを使用して活火山をスキャンすることであるが、これを行うはずだった赤外線検出器は、比較的短い観測期間の後、2016年12月に故障した。^{[27] [28]}

2030年代には、VERITAS、DAVINCI、EnVisionの3つのミッションの打ち上げが予定されており、いずれも火山活動の検出に役立ちます。VERITASとEnVisionはどちらもレーダーリモートセンシングを使用して、マゼランの10倍の解像度で金星の表面をマッピングします。^{[29] [30]}これらのミッションにより、さまざまな期間にわたるマッピングが可能になり、現在の火山活動の証拠をより高解像度で表示できるようになります。

EnVision には、30 メートルの解像度、特定の地域では 1 メートルの解像度まで地図を作成できる VenSAR (金星合成開口レーダー) 装置があります。^[30] SRS (地表下レーダーサウンダー) は、地表を 1 キロメートルまで貫通し、惑星の内部構造を説明するために使用できる信号を受信します。これは、火山構造の内部構造を理解するのに役立ちます。金星放射率マッパー (VEM) は、赤外線波長で地表をマップし、レーダーに追加することで地表の地形を説明できます。

DAVINCI は地表の地図を作成するのではなく、大気を分析します。SO2 やその他のガスの分析は、最近_の火山からのガス放出について知るのに役立ちます。DAVINCI には、大気圏に降下して途中でデータを収集する探査機が搭載されます。大気分析は、最近発見された活火山活動と組み合わせる重要な情報を提供します。

VERITAS には、金星放射率マッピング装置 (VEM) とレーダー画像装置 VISAR (金星干渉合成開口レーダー) も搭載されます。^[29]これらは、金星表面の溶岩原と火山の地図を作成します。当初は 2027 年に打ち上げられる予定でしたが、このミッションは 2030 年に延期されました。VERITAS が当初の打ち上げ日に戻れば、VERTIAS と EnVision 間のデータは、マゼランのデータのさまざまなサイクルと同様にペアリングされます。そうすれば、数年にわたる火山の変化を見る機会が得られます。

金星の火山の位置特定は、1990年のマゼラン計画で可能となり、金星の表面の95%以上が地図化された。^[31]金星の表面は雲に隠れているが、合成開口レーダーを使用して表面の特徴を地図化することができる。^[32]この地図作成によって作成された画像の中には、金星の表面の標高の透視図を提供するものもあり、火山の特定に役立つ。^[33]発見された火山の特徴には、洪水溶岩、岩塊群、シールド火山、火山円錐、火山ドームなどがある。マゼラン計画以来、金星の表面には1,660以上の火山地形が確認されている。^[31]マゼランデータのさらなる分析により、85,000以上の火山が明らかになった。^{[34] [35]}

金星の表面がマッピングされた後、カリフォルニア工科大学はマッピング画像から火山を自動的に識別するアルゴリズムを作成した。^[32]識別された特徴のすべてが火山であると確信することは不可能であるが、表面の特徴が火山であるかどうかの信頼性をラベル付けするカテゴリのシステムが開発された。^[32]このアルゴリズムは、金星の表面の30 km × 30 kmの領域の画像を調べ、火山であると見なされる領域をベクトルに再形成し、一連の方程式で処理する。^[32]このアルゴリズムは、金星のさまざまなマッピング画像で複数の火山を識別するために使用されている。

科学者はマゼラン計画の画像を使って、例えば地域の平野のしわの尾根を調べることで金星の火山の年齢を決定することもできます。火山の側面の斜面にしわの尾根がなければ、その火山は若いとみなされます。^[33]

シフモンス火山は直径350km、高さ2kmで、西エイストラ・レジオ・ライズにあります。火山の地図によると、中央カルデラの周囲は大部分が平坦で、周囲には多くの連鎖ピットがあります。^[36]火山の東部では、溶岩が主カルデラから近くの小さなカルデラに流れ出ています。証拠から、この火山では多くの側面噴火があったことが示唆されています。この火山の周囲の流動場のほとんどはシートフロー場です。

グラ山の火山は直径460km、高さ3.2kmで、西エイストラ・レジオ・ライズにあります。グラ山は盾状火山と考えられています。^[37]この火山は中央の山体を持ち、それを囲むように山頂があります。地図によると、この火山には部分的に溶岩で満たされたカルデラピットが複数あるようです。^[36]

クナピピ山の火山は直径 580 km、高さ 2.5 km で、ジュノ峡谷の裂け目にあります。火山の頂上は長い台地です。この火山の主構造は多数の短い流れで構成されており、そのほとんどはシート状の流れです。

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