NASAのPerseverance探査機がJezeroクレーターの内側の縁にあるMargin Unitから収集したデータにより、火星の岩石が少なくとも3回、別々の機会に水と相互作用したことが明らかになった。最も重要な成果は、古代の湖岸で形成された堆積岩を含むと考えられていたこの地域が、実際には火星における水の歴史を複雑な化学的記録として保存する火成岩から成っていることだ。
研究成果はCommunications Earth & Environment誌に発表された。研究チームは、探査機のマストに搭載されたSuperCamを用いた。この装置は反射光によって鉱物を分析し、レーザーを使って最大21フィート、すなわち6.5メートル離れた岩石を調べる。Perseveranceはこの方法で、地域内の185を超える岩石ターゲットを分析した。
火成岩から多段階の水の記録へ
周回機が観測した炭酸塩鉱物の存在は、この地域が古代のJezero湖と堆積物との相互作用によって形成されたという仮説を強めていた。しかし、現地調査では火成岩が確認された。その一部は火星内部の深部でマグマから形成され、上にあった地層が侵食された後に地表へ現れたものだった。
およそ870フィート、すなわち265メートルの高度差にわたって、探査機はユニットの各部分の間に明確な違いを見いだした。高い地域では、粗粒で鉱物のかんらん石に富む岩石が現れ、過去に水と相互作用した痕跡はほとんどなかった。一方、古代の湖底に近い低い部分では、かんらん石の粒が砕け、その間にシリカ鉱物が現れていた。
3度の水との相互作用と鉱物が示すもの
化学変化の順序は、水が3段階で岩石に到達したことを示している。
- 第1段階では、二酸化炭素に富む地下水がかんらん石と反応し、岩石の割れ目を満たす炭酸塩を形成した。
- 第2段階では、相互作用はクレーター内に存在していた湖と関連していた可能性があり、水面下にあった岩石では、より多くのシリカが現れた。
- 第3段階では、ユニット東部の一部に鉱物の脈が形成された。その厚さは約10インチ、すなわち25センチメートルに達し、硫酸カルシウムと蛍石を含んでいた。
蛍石の発見は特に重要である。蛍石は通常、温かい水が火山岩の中を循環するときに形成されるからだ。これは、この地域が後に、湖や冷たい地下水との相互作用とは異なる、温かい地下水による出来事を経験した証拠となる。
なぜこの発見が重要なのか
炭酸塩とシリカは、古代火星の生命居住可能性を研究するうえで重要な指標である。地球上では、水とかんらん石の相互作用によって水素が放出されることがあり、水素は一部の微生物にとってエネルギー源となる可能性がある。また、この過程では、過去の環境条件の痕跡を保存できる鉱物が残される。しかし、この研究は生命の存在を証明するものではない。生命の痕跡を保存したり、生命を支えたりするのに適していた可能性のある、複数の水環境を特定するものだ。
今回の成果は、Margin Unitにおける炭酸塩の起源を特定するには、周回機のデータだけでは不十分だったことを示している。また、研究チームは水との相互作用の段階を順序づけることはできるが、現時点ではその年代を特定できない。そのため、この地域は気候と居住可能な環境の変化に関する重要な記録を提供するものの、これらの出来事が起きた時期や、火星における古代生命の性質を確定するものではない。
これらの成果は、Perseveranceの主要な宇宙生物学上の目的に資するものである。探査機は火星の地質と過去の気候を記録し、保管するために岩石と火星の土壌の試料を収集している。