火星のしくみ

火星は何千年もの間私たちを魅了してきました。天文学者が最初に夜空に輝く惑星に望遠鏡を向けた時から、私たちはそこでの生活を想像していました。曇った謎に包まれたままの私たちの他の惑星の隣人である金星とは異なり、赤い惑星は憶測と探検を招きました。1960年代以降、米国とソビエト連邦、そして後にロシアと日本は、火星に着陸するか軌道を回る運命にある宇宙船を打ち上げました。

1964年の米国マリナー4号による最初の火星フライバイのような成功したミッションは、データの宝庫を提供し、もちろん、多くの新しい質問をもたらしました。最近、フェニックス火星着陸船、キュリオシティローバー、マーズリコネッサンスオービターなどの宇宙船の賛辞を提供するこれらのデータは、目まぐるしい速度で地球に到着しています。火星探査の黄金時代が到来したようです。

これが、太陽から4番目の惑星を周回し、着陸し、その内容をサンプリングしているときに学んだことです。寒く、ほこりっぽく、乾燥していますが、常にそうであるとは限りませんでした。十分なデータは、過去のある未定の地点で、湖、川、海の形でその表面を急いで流れる液体の水を指し示しているようです。大気中に微量のメタンが検出されていますが、その発生源は不明です。地球上では、メタンの多くは牛のような生物によって生成されており、火星での生命の可能性の前兆となる可能性があります。一方、ガスは火星の火山などの非生物学的起源を持つ可能性もあります。

私たちが知っていることの1つは、人間はすぐに火星を歩くことはないということです。あらゆる種類のロボットは、私たちがやるずっと前に、そのほこりっぽい表面を巡航しているでしょう。火星を探索する次善の策は、火星について読むことですよね？だから、赤い惑星の魅力的な世界に乗り出す準備をしてください。それはどのように形成されましたか？天気はどうですか？そして最も重要なのは、火星に水や生命が存在したことがあるかどうかです。

コンテンツ

1. 火星の歴史
2. 火星の起源
3. 火星の表面
4. 火星の内部
5. 火星の大気
6. 火星の水
7. 火星上の生命？

添付の画像からわかるように、火星は、最高の望遠鏡を使用しても、地球から見たときに特徴的な機能がほとんどありません。暗い領域と明るい領域、および極地の氷冠がありますが、火星周辺のオービターからの画像で見ることができる明確な特徴は確かにありません。したがって、私たちは初期の天文学者が間違いを犯したり、彼らの観察を装飾したりすることを許すことができます。空を探しているこれらの科学者にとって、火星は私たちが今日知っているものとは大きく異なる世界でした。

1877年、イタリアの天文学者であるジョヴァンニスキアパレッリが、火星の地図を作成した最初の人物になりました。彼のスケッチは、彼がカナリと呼んだ縞またはチャネルのシステムを示していました。 1910年、米国の天文学者パーシヴァルローウェルは火星を観測し、本を書きました。彼の本の中で、ローウェルは火星を死にゆく惑星として説明しました。そこでは、文明が極地から堤防に沿って耕作された植生の帯に水を分配するために運河の広範なネットワークを構築しました。

ローウェルの本は一般の人々の想像力を捉えましたが、科学界は彼の観察が確認されなかったためにそれを要約的に却下しました。それにもかかわらず、ローウェルの著作は何世代にもわたるサイエンスフィクション作家の火付け役となりました。ターザンで有名なエドガー・ライス・バローズは、「火星のプリンセス」、「火星の女神」、「火星の女神」など、火星の社会に関するいくつかの小説を書きました。 HGウェルズは火星からの侵略者について「宇宙戦争」を書いた（この本のオーソンウェルズのラジオドラマは1938年に国民のパニックを引き起こした）。

ハリウッドはまた、「巨大アメーバの惑星」、「火星からの侵略者」、最近では「ミッション・トゥ・マーズ」、「トータル・リコール」の2つのバージョン、実写などの映画で、惑星に対する一般の人々の関心を高めています。 「ジョン・カーター」のバロウズの名作ヒーローのバージョン。

しかし、1960年代と1970年代に、アメリカのマリナー、火星、バイキングのミッションは、ローウェルと彼の文学および銀幕の後継者によって説明されたものとは非常に異なる世界の画像を送り返し始めました。惑星のフライバイの間、そして最終的にはバイキングの着陸の間に撮られた写真は、火星が乾燥した、不毛の、活気のない世界であり、惑星の大部分を襲う可能性のある大規模な砂嵐を含むことが多い天候が変化することを示しました。そのため、証拠として何千枚もの写真があり、火星は、「怒っている赤い惑星」のような刺激的な火星人や人食い植物の本拠地ではなく、岩や岩のある砂漠の惑星であることが確認されました。

現在、マーズグローバルサーベイヤーを使用して惑星を広範囲にマッピングし、ローバーを送信してその表面にぶつかり、土壌サンプルをすくい上げ、オービターを起動して惑星を宇宙から観測しました。より多くのミッションが進行中です。NASAと欧州宇宙機関（ESA）は、火星のロボットによる探査と、場合によっては人間による探査を継続することを約束しました。

これまでのところ、これらのミッションにより、科学者は赤い惑星がどのように形成されたかについての理論を危険にさらすことができ、その話は実際にはかなり良い映画になるでしょう。太陽系の衝突がどのように地球に隣人を与えたかを学ぶために読んでください。

残念ながら、火星に行ったことのある人間の地質学者はいません。したがって、46億年前の惑星の始まりについて私たちが持っている最良の情報は、オービターと着陸船、火星の隕石、およびその惑星の仲間（水星、金星、地球と地球の月）との比較によって撮影された画像から得られます。現在の理論は次のようになります。

これらの手順を詳しく見ていきましょう。

火星は、約200万年から400万年かかった初期の太陽系での小さな物体の降着によって作られました。火星は成長し、より大きな重力場を発達させ、より多くの体を引き付けました。これらの物体は火星に落下し、衝突して熱を発生します。いくつかのモデルは、そのような加熱は火星に大規模な融解をもたらすのに十分ではなかったであろうことを示唆しています。むしろ、惑星は非常に急速に形成されたので、放射性崩壊から溶けるのに十分な半減期が717、000年のアルミニウム26核種を飲み込んだのかもしれません。徐々に、材料はコア、マントル、地殻に分類されました。冷却から放出されたガスは原始的な雰囲気を形成しました[出典：Dauphas andPourmand ]。

しかし、太陽系の混沌とし​​た初期に形成された胚の惑星として、火星は休憩をとることができませんでした。それは、内側の太陽系の流星によって激しく砲撃されました。これらの砲撃は、惑星の南半球にある幅1,400マイル（2,300キロメートル）のヘラス平原衝突クレーターのように、惑星全体にクレーターとマルチリング盆地を生み出しました。一部の地質学者は、北半球の地殻を薄くする大きな衝撃が発生したと考えています。同様の影響が同時に地球と私たちの月にも起こりました。地球上では、クレーターは風と水によって侵食されました。月では、これらの大きな衝突の証拠がまだ見えています。

火星が半熟卵だと想像してみてください。シェルが冷えると内部は熱くなります。殻が弱いと卵が割れて卵黄がはみ出します。同様の出来事は、南半球の大陸サイズの陸地であるタルシス地域でも起こりました。熱いマントルが膨らみ、地殻を押し上げ、周囲の溶岩平原を破壊しました（峡谷のネットワークであるVallesMarinerisを形成しました）。他の場所では、マントルが地殻を突き抜けて、オリンパス山などのこの地域の多くの火山を生み出しました。 （次に、これらすべての火星のランドマークについて説明します。）

この期間中、広範囲にわたる火山の噴火がありました。溶岩は火山から流れ出て、低地の盆地を満たしました。噴火はガスを放出し、それが厚い大気に寄与し、それが液体の水を支えていた可能性があります。したがって、雨、洪水、浸食があった可能性があります。侵食は、盆地と平野に堆積岩を生成し、岩の中にチャネルを形成します。火星の歴史の中で、広範囲にわたる火山の噴火が1回以上発生した可能性がありますが、最終的には火山の鳴き声は止まりました。

地殻の隆起と広範囲にわたる火山活動を引き起こした膨らみは、火星の内部から大量の熱を放出しました。火星は地球ほど大きくないので、はるかに速く冷却され、表面温度も一緒に冷却されました。大気中の水と二酸化炭素が凍結し始め、大量に地表に落下しました。この凍結により、大気から大量のガスが除去され、大気が薄くなりました。さらに、地表水が地面に凍結して永久凍土層を形成している可能性があります。断続的な火山噴火はより多くの熱を放出し、より多くの水氷を溶かして洪水を引き起こします。洪水は水路を侵食し、より多くの物質を周囲の平原に運びます。

火星の残りの大気については、太陽風の攻撃で吹き飛ばされた可能性があります。地球の磁場はそのような最悪の影響から私たちを保護しますが、火星の同等物は約40億年前にシャットダウンしました。これはおそらく、惑星の電気ダイナモに電力を供給する温度勾配を吹き飛ばした一連の大規模な小惑星の衝突によるものです[出典：Than ]。

これは火星の起源に関する現在の理論ですが、それを裏付けるにはより多くのデータが必要です。

火星の事実

• 太陽からの平均距離：1億3700万マイル（2億2800万キロメートル）
• 赤道での直径：4,070マイル（6,790キロメートル）
• 質量：6.42 x 10 ²³キログラム（0.11地球質量）

火星の表面を3つの主要な領域に分けることができます。

南部の高地は広範です。この地域の高台の地形は、月のようにひどくクレーターがあります。科学者たちは、クレーターの数が多いため、南部の高地は古代であると考えています。太陽系でのほとんどのクレーターは39億年以上前に起こりました。その時点で、太陽系の惑星体に衝突する流星の割合は急激に低下しました。

北部の平野はずっと同じように、低地の領域であるマリア月に、または海。平野には、小さな噴石丘（火山の証拠）を伴う溶岩流、砂丘、風の筋、乾燥した「川の谷」に似た主要な水路と盆地が見られます。南の高地と北の平原の間には、数キロメートルの明確な標高の変化があります。

地殻の隆起と呼ばれる2つの大陸サイズの高い地域が北部の平原に広がっています。これらの隆起領域では、内部マントルからの溶融岩が惑星の薄い地殻を押し上げ、高い高原を形成しました。これらの地域は楯状火山で覆われており、マグマからの溶けた岩が地殻を突き破りました。エリジウムと呼ばれる小さな地域は東半球にあり、タルシスと呼ばれる大きな地域は西半球にあります。

私たちが知っている太陽系の最高点は、タルシス地域で上昇しています。オリンパスモンス（ギリシャ神話のオリンパス山）と呼ばれるこの楯状火山は、周囲の平原から16マイル（25 km）の高さにそびえ立ち、その基盤は370マイル（600 km）に及びます。対照的に、地球上で最大の火山はハワイのマウナロア火山で、海底から6マイル（10 km）上昇し、その底部の幅は140マイル（225 km）です。

タルシス地域の端には、マリネリス峡谷と呼ばれる峡谷の大きなシステムがあります。峡谷は2,500マイル（4,000キロメートル）伸びます。それはニューヨークからロサンゼルスまでの距離よりも大きいです。峡谷の幅は370マイル（600キロメートル）、深さは5〜6マイル（8〜10キロメートル）です。そのため、マリネリス峡谷はグランドキャニオンよりもはるかに大きくなっています。コロラド川からの水の浸食から形成された米国の国定歴史建造物とは異なり、Valles Marinerisは、タルシスの膨らみが形成されたときに地殻が割れることによって作成されました。

地球から極地を見ることができます。広大な砂丘に囲まれた北極と南極の氷冠は、ほとんどが凍った二酸化炭素（ドライアイス）と水氷でできているようです。地球のように、火星には季節を経験させる軸傾斜があります。極地の氷冠のサイズは季節によって異なります。夏には、北の氷冠からの二酸化炭素が昇華するか、直接氷から蒸気に変わり、下に水氷のシートが現れます。実際、この北部地域の水氷が、NASAがフェニックス着陸船をそこに送った理由です。フェニックスはロボットアームの助けを借りて、凍結層を掘り下げ、土壌サンプルを調べてその組成を調査しました。

地球の内部と火星の内部を比較してみましょう。地球には、半径が約2,200マイル（3,500 km）のコアがあります。これは、火星の惑星全体とほぼ同じサイズです。それは鉄でできており、固体の内部コアと液体の外部コアの2つの部分で構成されています。コアの放射性崩壊により熱が発生します。この熱はコアから上の層に失われます。地球の自転に伴う液体の外核の対流は、その磁場を生成します。

より小柄な惑星である火星は、おそらく900から1,200マイル（1,500キロメートルから2,000キロメートル）のコア半径を持っています。そのコアはおそらく鉄、硫黄、そしておそらく酸素の混合物でできています。火星の磁場は弱い（地球の磁場の0.01％未満）ため、コアの外側部分は溶けている可能性がありますが、それはありそうにありません。火星は現在強い磁場を持っていませんが、ずっと前に強力な磁場を持っていたかもしれません。

地球の核を取り巻くのは、マントルと呼ばれる柔らかい岩の厚い層です。ソフトとはどういう意味ですか？さて、外核が液体の場合、マントルは歯磨き粉のようなペーストです。マントルはコアよりも密度が低くなっています（これが、マントルがコアの上にある理由を説明しています）。ケイ酸鉄とケイ酸マグネシウムでできており、厚さは約1,800マイル（3,000 km）です。次に中国に穴を掘ろうとするときは覚えておいてください）。マントルは、火山から噴出して滴り落ちる溶岩の源です。

地球のように、火星のマントル（図の広い灰色がかった茶色の帯）はおそらく厚いケイ酸塩でできています。ただし、それははるかに小さく、800〜1,100マイル（1,300〜1,800キロメートル）の厚さです。マントル内で一度に上昇した対流があったに違いありません。これらの海流は、タルシス地域、火星の火山、マリネリス峡谷を形成した割れ目などの地殻の隆起の形成を説明します。

地球上では、地殻の大陸プレートが下にあるマントルの上に浮かんでいて、互いに擦れ合っています（大陸移動）。それらがこすれる領域は、カリフォルニアのサンアンドレアス断層のように、隆起、亀裂、または断層を生成します。プレート間のこれらの接触領域は地震と火山を経験します。火星では、地殻も薄いですが、地球の地殻のようにプレートに分割されていません。現在活動している火山や火星についてはわかりませんが、数百万年前に地震が発生したという証拠は、それらが可能であることを示唆しています[出典：Spotts ]。

これらすべてを自分で見たいですか？火星で呼吸困難になるかもしれません。次の理由を調べてください。

火星の事実

• 表面重力= 3.71 m / s ²、つまり地球の重力の0.38
• 平均表面温度=地球上の華氏57度（摂氏14度）と比較して、華氏マイナス81度（摂氏マイナス63度）

すべての惑星の中で、火星は構成の点で私たちの最も近い関係です（距離ではなく-金星が近いです）が、それはあまり言いません。そしてそれは確かにそれが親切であるという意味ではありません。火星の大気は多くの点で地球の大気とは異なり、それらのほとんどはそこに住む人間にとって良い前兆ではありません。

火星の「空気」は非常に薄いため、太陽放射を吸収した後に地面から来る熱をほとんど保持しません。薄い空気は、毎日の気温の変動（華氏約100度または摂氏60度）の原因にもなります。火星の大気圧は季節によって変化します。火星の夏の間、二酸化炭素は極地の氷冠から大気中に昇華し、圧力を約2ミリバール上昇させます。 NASAのマーズリコネッサンスオービターが発見したように、火星の冬の間、二酸化炭素は再凍結し、二酸化炭素の雪として大気から落下します！この降雪により、圧力は再び低下します。最後に、火星の大気圧は非常に低く、平均気温は非常に低いため、液体の水は存在できません。これらの条件下では、水は凍結します。大気中に蒸発するか、NASAの2008年のフェニックスランダーミッションで見られるように、雪のように落ちる[出典：NASA ]。

火星の天気は毎日ほぼ同じです。気温と気圧の日ごとおよび季節ごとの小さな変化に加えて、砂嵐や塵旋風の可能性がある、寒くて乾燥しています[出典：NASA ]。朝は一方向から、夕方は逆方向から微風が吹きます。水の氷の雲は高度12〜18マイル（20〜30 km）に浮かんでおり、二酸化炭素の雲は約30マイル（50 km）に形成されます。火星はとても乾燥していて寒いので、雨が降ることはありません。火星が地球上の南極大陸のように砂漠に似ているのはそのためです。

春と初夏の間、太陽は大気を十分に加熱して、小さな対流を引き起こします。これらの流れは、ほこりを空中に持ち上げます。ほこりはより多くの太陽光を吸収し、大気をさらに加熱し、より多くのほこりを空中に持ち上げます。このサイクルが続くと、砂嵐が発生します。大気が非常に薄いため、ほこりをかき混ぜるには高速（60〜120 mphまたは100〜200 kph）が必要です。これらの砂嵐は惑星の広い地域に広がり、数ヶ月続くことがあります。そのすべてのほこりは、表面を横断するローバーにとって悪い可能性がありますが、嵐はまた、ソーラーパネルに固まった汚れを取り除くことができます。

砂嵐はまた、パーシヴァル・ローウェルなどによって運河や植生と間違えられた、地上の望遠鏡から見た火星のさまざまな暗い領域の原因であると考えられています。嵐は火星表面の侵食の主な原因でもあります。

そのほこりがあなたをのどが渇かせていますか？火星の水について知るために読んでください。

少なくともここ地球では、液体の水は生命にとって不可欠です。おそらく、同じことが乾燥した火星にも当てはまります。または、それは火星探査のためのNASAの「水に従う」戦略を支配した仮定です。

科学者たちは、液体がいつもそれほど不足しているとは思っていません。現代の火星は不毛の砂漠に似ているかもしれませんが、残された地質学的手がかりのいくつかから判断すると、非常に初期の火星はかなり湿っていた可能性があります。洪水がかつて惑星の表面上を流れた可能性があり、川が水路や峡谷を切り開いた可能性があり、湖や海が惑星の広い範囲を覆っていた可能性があります。

この証拠は、地球の周りの場所に数千のフィロケイ酸塩の堆積物を発見した火星偵察オービターの観測により、近年大幅に増加しています。これらの粘土のような鉱物は、水環境（生命に優しい温度）でのみ発生しますが、おそらく太陽系の初期、約46〜38億年前に堆積しました。 OpportunityやCuriosityのようなローバーは、これらの湖の少なくともいくつかが、生命に優しい塩分と酸性度のレベルを維持していることを明らかにしました[出典：Rosen ;イェーガー]。

それを完全に想像することはできませんか？カリフォルニアのモノ湖を訪れてください。この湖は、樹齢76万年、平均水深57フィート（17メートル）の世界最古の湖の1つです。水がない状態を想像してみてください。グセフクレーターは、スピリットローバーが水の証拠を探した乾燥した川床で二分された巨大な盆地です。

科学者が2005年に撮影された火星の高解像度の3D画像を見て、同じ地域の1999年に撮影された写真と比較したとき、彼らが見たものは彼らを興奮させました。年。これらの縞は、土壌を削り取り、地球上に新しい堆積物を残すことができる鉄砲水を彷彿とさせます。縞模様の束はそれほど記念碑的なようには聞こえませんが、水がそれらの背後にある最近の力であった場合、それは物事を変えます。 （発見の詳細については、「火星に本当に水がありますか？」をお読みください）

液体の水は不足しているかもしれませんが、凍った水は不足していません。フェニックスの着陸船は火星のはるか北の氷を調査しました。着陸船のロボットアームは、土壌サンプルの氷層を掘り下げ、搭載機器で分析しました。

実際、着陸船には3つの主な目的があり、それらはすべて水に関連しています。

この簡単な質問は何世紀にもわたって心を魅了してきました。火星の土壌の微量の水を分析したり、二酸化炭素、メタン、細菌の生命を示唆するかもしれない酸素。

火星の生命についての考えを再検討し、卵頭のヒューマノイドをはるかに小さな生物と交換する必要がある可能性があります。微生物は丈夫で小さなバガーであり、地下に存在する可能性があると信じるに足る理由があります。たとえば、生物学者は南極大陸に生息するバクテリアと、12万年間休眠し、グリーンランドの氷の下2マイル（3.2 km）に埋もれていたバクテリアを発掘しました。これらのバクテリアは、凍った眠りから目覚め、増殖し始めました[出典：ハインリッヒ]。

数十億年前の火星の環境が火星を支えていたかもしれないという証拠もたくさんあります。私たちが議論したように、水は生命の重要な成分であり、火星はかつて湿っていたことを私たちは知っています。キュリオシティローバーは、長期間水が流れた場所であるため、ゲイルクレーターに派遣されました。この歴史は、何十億年にもわたって、その中心的な特徴である高さ3.4マイル（5.5キロメートル）のアイオリス山（別名アイオリス山）を構築した堆積物の層の次の層に記録されています[出典：ドレイク;イェーガー]。

確かに、その使命の10年後、オポチュニティは、古代の水が細胞が繁栄するのに酸性または塩分が強すぎない、ゲイルクレーターのような別の場所を見つけました。さらに、キュリオシティのドリルは、生命に関連するアミノ酸を形成する有機炭素化合物をまだ見つけていませんが、水素、炭素、硫黄、窒素、リン、酸素を掘り起こしました-単細胞生物のための豊富なパントリー、それらが存在した場合。地球に戻って、科学者たちは、生物学的情報源と一致する内部構造を持つ火星隕石を発見しました[出典：グラント; NASA ; ローゼン]。

要するに、火星がずっと前に生命に友好的であったという証拠はたくさんありますが、煙を吐く銃はありません。あったとしても、私たちは尋ねなければなりません：それはまだどこかにぶら下がっていますか？

生命の有望な兆候の1つは、火星の大気中に大量のメタンが発見されたことです。科学者たちは以前、火星の大気中にガス（地球上でその90〜95パーセントが微生物によって生成されている）を検出していました。彼らは、埋められた微生物から閉じ込められたメタンが季節的な地面の解凍の間に放出されるかもしれないと仮定しました。これまでのところ、好奇心の測定値は、地球の大気に見られるレベルの1 / 10,000、つまり、ブッケを示していますが、時間が経つと、ローバーがそのような季節の開花を観測する可能性がわずかにあります。そしてまた、科学者によって観察されたメタン雲は、氷に閉じ込められたメタンの放出などの自然過程から生じる可能性があります[出典：サベージ;ウェイマン]。

火星の狂気の詳細については、次のページのストーリーとリンクを参照してください。

火星の大きさはどれくらいですか？

火星は暑いですか、寒いですか？

火星が赤い惑星と呼ばれるのはなぜですか？

人間は火星に住むことができますか？

火星の気温は暑いですか、寒いですか？

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