謎の明るい斑点が火星に液体の水が存在するかどうかの議論を刺激

新たな研究によると、火星の南極付近で発見された予期せぬ電波の明るい点は、火山岩の上の氷の層によって生じた可能性があるという。

2018年、研究者チームは欧州宇宙機関の火星探査機「マーズ・エクスプレス・オービター」に搭載されたMARSISと呼ばれる電波機器からのデータを使用して、火星の南極の氷冠で異常に明るい電波反射領域を発見した。この発見は、それ以来衰えることなく続いている科学的な議論を引き起こした。

テキサス大学の惑星科学者で、地球物理学研究レター誌に掲載された研究論文の筆頭著者であるシリル・グリマ氏は、地表下の液体の水の塊が、この数値を説明できるかもしれないと述べている。しかし、それは科学界にとって謎だった。なぜなら、地表温度がマイナス80度前後の惑星では、地下にあるがあまり深くない水が液体のままでいるためには、通常、大量の塩分と熱源が必要になるからだ。

このような問題を研究するために、研究者は通常、火星に存在すると予想される物質を地球上の物質で置き換えます。この類似物の特性をテストすることで、MARSIS が記録した強力な電波反射を再現できるかどうかを確認します。

しかし、この方法には重大な限界がある。研究者が地球上の物質をどれだけ詳しく研究しても、全く同じものが火星に存在するかどうか、またどのように存在するかを知ることはできない。その代わりに、グリマ氏と彼のチームは、火星全体を網羅する MARSIS の何年にもわたる無線データを使用するという別のアプローチを取った。

そのデータを調査することで、彼らは次のような疑問を抱くことができました。もし極地の氷の層が火星の表面全体に広がっていたとしたら、火星の南極の外側で同等に明るい電波領域を作り出すことは可能でしょうか？

研究チームは、MARSIS データを修正し、汚れた氷の層を通過する際に電波信号がどのように変化するかをシミュレートした。シミュレーションでは、この氷の層が実際に同様の電波の明るいスポットを生成する可能性があることがわかり、別のもっともらしい説明が得られた。これにより、測定値が液体の水によって引き起こされた可能性は低くなるとグリマ氏は言う。

地球上の類似資料に頼るのとは対照的に、研究者たちは火星の極地の氷の成分についてかなり正確に把握していると彼は言う。グリマ氏のチームは、2018年のチームと同じ組成の推定値を使用した。

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これは良い研究だが、明るい斑点に関するすべての仮説と同様に、「それを機能させるには独自の仮定も必要だ」と、惑星科学研究所の惑星地質学者で、氷と火山の惑星地形を専門とし、SHARADと呼ばれる同様の電波機器のデータを扱うギャレス・モーガン氏は言う。同氏は、科学者が極地の氷の組成について知っていることは、地下の測定と同じ種類の測定、つまり電波による測定に限られていると指摘する。同氏は、今後数年で科学者が極地の組成をより正確に特定し、これらの疑問に答えられるようになることを期待している。

グリマ氏によると、このような低温でかろうじて液体状態を保てる塩水は、特定の種類に限られる可能性がある。研究者らは、同様の信号を生成する可能性のある他の物質も調査している。粘土や、火山性玄武岩が「非常に密度が高く、鉄分が非常に豊富」であれば、その一部が電波信号を生成する可能性があるとグリマ氏は言う。また、粘土と玄武岩の組み合わせが原因の可能性もあると同氏は言う。

また、火星の岩盤が凍った二酸化炭素と凍った水の層で覆われている可能性もある。これにより光の反射の仕方が変わり、明るい点が生じる可能性がある。「非常に薄いフィルムでコーティングされたメガネをかけると、その反射特性が変わるのと同じようなものです」とグリマ氏は言う。

考えられる説明は無数にあるにもかかわらず、極域の明るい斑点の原因についての議論は決着がつかない。

「このアプローチは興味深いと思います」とグリマの研究に携わったエレナ・ペティネッリは言う。ペティネッリはイタリアのローマ・トレ大学の地球物理学者で、2018年に明るい斑点を発見し、その説明として液体の水を提案したチームの一員だった。ペティネッリは粘土と塩分を含んだ氷がなぜ明るい斑点を説明できないのかを示す新しい研究の著者の一人である。著者らは実験室での詳細な材料測定と理論モデルを組み合わせて、これらの代替説明を精査した。

彼女はまた、チームのこれまでの研究に基づいて、玄武岩がこれほど強いレーダー信号や考えを生成できるという考えにも批判的だ。玄武岩は「MARSIS が検出した強い反射の 25 パーセントしか説明できない」と彼女は言う。彼女の見解では、塩分を含んだ液体の水は明るい点すべてを説明できるという。

ペティネリ氏の論文は、研究チーム間の継続的な議論の一部となるだろうとモーガン氏は言う。「この論文は、この問題の真相を解明するには多大な労力を要することを示しているため、非常に重要なものです」。しかし、火星で液体の水が発見されることは「大きな意味合い」があるため、この議論は良いことだとモーガン氏は言う。

実際、惑星科学の分野では、ここ数十年、火星に関する新しい論文がこれほど大量に発表されたことはなかったとモーガン氏は言う。おそらく、1984年に発見され、一部の科学者が火星微生物の証拠が含まれていると信じていたアランヒルズ84001隕石だけが、これほど騒ぎを引き起こしたのかもしれない。

グリマ氏の研究は、現在10年目となるMARSISの3年分のデータに基づいている。グリマ氏によると、その間も同機器は継続的にデータを収集しており、つまり、まだ使われていないデータが約15年分あることになる。同氏は、今後の研究でこのデータを詳しく調べ、これらの疑問に答えたいと考えている。