なぜ火星は乾いたのですか? 新しい研究は異常な答えを示しています

数十億年前、MawrthVallisと呼ばれる火星の谷でこのシーンを横切って川が流れました。 新しい研究では、火星の川の軌跡を調べて、惑星の水と大気の歴史について何を明らかにできるかを調べています。 クレジット:NASA / JPLCaltech/アリゾナ大学

火星はかつて川で赤く走っていました。 過去の川、小川、湖の物語の軌跡は、今日、地球全体に見られます。 しかし、約30億年前、それらはすべて枯渇しました。その理由は誰にもわかりません。

「人々はさまざまなアイデアを提案しましたが、気候がこれほど劇的に変化した原因はわかりません」と、シカゴ大学の地球物理学者エドウィン・カイトは述べています。 「私たちは本当に理解したいと思っています。特に、私たちが確実に知っている唯一の惑星が居住可能から居住不可能に変わったからです。」

カイトは、火星の川の軌跡を調べて、惑星の水と大気の歴史について何を明らかにできるかを調べる新しい研究の最初の著者です。

以前は、多くの科学者は、火星を暖かく保つのに役立つ大気から二酸化炭素を失うことが問題を引き起こしたと考えていました。 しかし、5月25日に公開された新しい調査結果 サイエンスアドバンシス、この変化は、水を流すのに十分なほど地球を暖かく保つ他の重要な成分の喪失によって引き起こされたことを示唆しています。

しかし、それが何であるかはまだわかりません。

水、どこにでもある水、そして一滴も飲まない

1972年、科学者たちは、NASAのマリナー9号のミッションが火星を軌道から一周したときの写真を見て、驚いた。 写真は川床でいっぱいの風景を明らかにしました—それが今日骨のように乾いているにもかかわらず、惑星がかつてたくさんの液体の水を持っていたという証拠。

火星には時間の経過とともに岩を移動させて埋めるための構造プレートがないため、急いで放棄された証拠のように、古代の川の跡がまだ表面にあります。

これにより、カイトとシカゴ大学の大学院生であるボーエンファンを含む彼の共同研究者、およびスミソニアン協会、惑星科学研究所、カリフォルニア工科大学ジェット推進研究所、およびAeolis Researchの科学者は、衛星による軌道。 チームは、どのトラックがどのトラックとどのように風化しているかに基づいて、数十億年にわたって川の活動が標高と緯度でどのように変化したかについてのタイムラインをまとめました。

次に、それをさまざまな気候条件のシミュレーションと組み合わせて、どれが最もよく一致するかを確認できます。

なぜ火星は乾いたのですか? 新しい研究は異常な答えを示しています

この概念図に示されているように、火星にはかつて海を形成するのに十分な水さえあったかどうかについて、研究者たちは何年もの間議論してきました。 クレジット:NASA / GSFC

惑星の気候は非常に複雑であり、説明すべき多くの変数があります。特に、水が液体になるのに十分なほど暖かいが、沸騰するほど熱くない「Goldilocks」ゾーンに惑星を維持したい場合はそうです。 熱は惑星の太陽から発生する可能性がありますが、放射を受け取るのに十分な距離にある必要がありますが、放射が大気を剥ぎ取るほど近くにある必要はありません。 二酸化炭素やメタンなどの温室効果ガスは、惑星の表面近くに熱を閉じ込めることができます。 水自体も役割を果たします。 大気中の雲として、または表面の雪や氷として存在する可能性があります。 スノーキャップは、太陽光を反射して宇宙に戻す鏡として機能する傾向がありますが、雲は、その高さと構成に応じて、光をトラップまたは反射することができます。

カイトと彼の共同研究者は、シミュレーションでこれらの要素のさまざまな組み合わせを実行し、惑星が十分に暖かくなり、少なくとも一部の液体の水が10億年以上川に存在する可能性がある条件を探しましたが、その後突然失われました。

しかし、さまざまなシミュレーションを比較すると、驚くべきことがわかりました。 大気中の二酸化炭素の量を変えても、結果は変わりませんでした。 つまり、変化の原動力は二酸化炭素ではなかったようです。

「二酸化炭素は強力な温室効果ガスであるため、火星の乾燥を説明する有力な候補でした」と、他の世界の気候の専門家であるカイト氏は述べています。 「しかし、これらの結果は、それがそれほど単純ではないことを示唆しています。」

いくつかの代替オプションがあります。 新しい証拠は、火星の大気の高い薄い氷の雲の層が半透明の温室ガラスのように機能し、熱を閉じ込める、カイトの2021年の研究で示唆されたシナリオにうまく適合しています。 他の科学者は、水素が惑星の内部から放出された場合、それが大気中の二酸化炭素と相互作用して赤外線を吸収し、惑星を暖めることができたかもしれないと示唆しました。

「この要因が何であるかはわかりませんが、結果を説明するために多くの要因が存在している必要があります」とカイト氏は述べています。

考えられる要因を絞り込むには、いくつかの方法があります。 チームは、手がかりを明らかにする可能性のある、NASAのパーサヴィアランスローバーが実行するためのいくつかの可能なテストを提案します。

カイトと同僚のサーシャウォーレンも科学チームの一員であり、NASAのキュリオシティ火星探査車に火星が乾燥した理由についての手がかりを探すように指示します。 彼らは、これらの努力と忍耐力からの測定値がパズルに追加の手がかりを提供できることを望んでいます。

地球上では、何百万年もの間、条件を非常に安定に保つために多くの力が組み合わされています。 しかし、他の惑星はそれほど幸運ではないかもしれません。 科学者が他の惑星について持っている多くの質問の1つは、私たちがどれほど幸運であるか、つまり、この合流点が宇宙でどれほど頻繁に発生するかということです。 彼らは、火星などの他の惑星に何が起こったのかを研究することで、惑星の気候や、そこに住むことができる他の惑星の数についての手がかりが得られることを望んでいます。

「このパズルがすぐ隣にあるのは本当に印象的ですが、それを説明する方法がまだわかりません」とカイト氏は言います。


氷のような雲は、火星の初期を川や湖のために十分に暖かく保つことができたかもしれない、と研究は発見しました


詳しくは:
Edwin S. Kite et al、水のフローチャートの空間分布の変化は、火星の温室効果の大きな変化を示しています。 サイエンスアドバンシス (2022)。 DOI:10.1126 / sciadv.abo5894

シカゴ大学提供

引用:火星が乾いたのはなぜですか? 新しい研究は、https://phys.org/news/2022-05-mars-unusual.htmlから2022年5月26日に取得された異常な回答(2022年5月26日)を示しています

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