火星に活火山？ 巨大火山アルバ山の亀裂の近くで謎のガスを検出　新たな噴火の可能性は

　火星にはかつてあちこちに活火山があったが、今や静まり返っている。ところが、まだ活火山がある可能性を示す興味深い証拠がこのほど新たに見つかった。11月4日付けで学術誌「Science Advances」に掲載された論文で報告されたこの証拠は、決定的なものではない。しかし、ポーランド科学アカデミー宇宙研究センターの惑星科学者で、今回の研究の共同筆頭著者であるダニエル・メージュ氏は「総合的に見ると、これらの兆候はガスが火山起源であることを示唆しています」と言う。 　ここ数年、欧州宇宙機関（ESA）の火星探査機エクソマーズ・トレース・ガス・オービターは、火星の大気中で塩化水素が一時的に増える現象を検出してきた。塩化水素は酢に強力なトイレ用洗剤を混ぜたような刺激臭を放つ無色の腐食性ガスで、地球では火山噴火に伴って放出されることが知られている。火星の塩化水素も巨大な火山の斜面にある一連の亀裂から発生しているようで、地中で板状に広がるマグマから少しずつ漏れ出している可能性がある。 　今回の発見は、火星のような小さな惑星が、どのようにして火山活動を維持し、微生物が生きられる環境を作るかもしれない熱を生み出すのかという長年の議論に新たな一石を投じるものだ。

　火星にはかつてあちこちに活火山があったが、今や静まり返っている。ところが、まだ活火山がある可能性を示す興味深い証拠がこのほど新たに見つかった。11月4日付けで学術誌「Science Advances」に掲載された論文で報告されたこの証拠は、決定的なものではない。しかし、ポーランド科学アカデミー宇宙研究センターの惑星科学者で、今回の研究の共同筆頭著者であるダニエル・メージュ氏は「総合的に見ると、これらの兆候はガスが火山起源であることを示唆しています」と言う。 　ここ数年、欧州宇宙機関（ESA）の火星探査機エクソマーズ・トレース・ガス・オービターは、火星の大気中で塩化水素が一時的に増える現象を検出してきた。塩化水素は酢に強力なトイレ用洗剤を混ぜたような刺激臭を放つ無色の腐食性ガスで、地球では火山噴火に伴って放出されることが知られている。火星の塩化水素も巨大な火山の斜面にある一連の亀裂から発生しているようで、地中で板状に広がるマグマから少しずつ漏れ出している可能性がある。 　今回の発見は、火星のような小さな惑星が、どのようにして火山活動を維持し、微生物が生きられる環境を作るかもしれない熱を生み出すのかという長年の議論に新たな一石を投じるものだ。

　現在の火星の表面は極寒で乾燥している。だが、かつては巨大なオリンポス山をはじめとする火山からの溶岩と、灰や軽石を含む火山噴出物に覆われていた。噴火の原動力になっていたのは、火星が形成された際の残留熱や、放射性元素の崩壊による熱だ。 　しかし、地球のわずか10分の1の質量しかない火星は、内部の熱を十分に保持できず、熱は比較的短期間で宇宙空間へと逃げてしまった。また、放射性元素の量も少なく、失われる熱を補うことはできなかった。 　火星の内部は急速に冷却され、活発な火山活動の時代は何十億年も前に終わってしまった。 　とはいえ、溶岩の噴出は完全に止まったわけではなかった。少なくとも周回軌道から撮影された画像では、100万年から200万年前、あるいはそれより新しいと思われる溶岩流の痕跡が見られる。また、火星の火山は死に絶えたわけではなく、眠っているだけかもしれないことを示す兆候もある。 　転機は、2018年、NASAの火星探査機インサイトが火星のエリジウム平原地域に着陸したときに訪れた。インサイトに搭載された地震計が一連の奇妙な地震を検知し、地中で流体が移動している可能性が出てきたのだ。 「マグマだと考える人もいれば、水だと考える人もいます」と、米ニューヨーク州立大学バッファロー校の惑星火山学者であるトレイシー・グレッグ氏は言う。「私は、その両方かもしれないと考えています」。なお、グレッグ氏は今回の研究には関与していない。

　これまでのところ、火星で火山活動が続いていることを示す確実な証拠は得られていない。けれども今回、ESAのトレース・ガス・オービターが、この謎に新たな手がかりをもたらした。 　科学者たちは2021年に、この探査機が火星の大気中に微量の塩化水素を検出したことを明らかにした。地球の火山では、塩化水素は地下のマグマが上昇して減圧する際に放出されることがある。しかし、火星の塩化水素の大半は、おそらく火山活動とは無関係で、地球とはまったく異なる火星の気象と関連している。 　火星の南半球では、比較的暖かい春から夏にかけて、塩化水素が空全体に満ちる。その一部は、火星の氷が昇華する際に、中に閉じ込められていた塩化水素が大気中に放出されたものかもしれない。南半球に寒い秋が訪れると、氷の粒子が形成されはじめる。大気中に浮遊していた塩化水素は、この氷に付着して地表に落下するのだ。 　ところが今回の研究では、「北半球で塩化水素が数回検出されました。極めて異例です」と、論文のもう一人の筆頭著者で、ロシア科学アカデミー宇宙研究所のアレクサンドル・トロヒモフスキー氏は言う。 　なぜなら、北半球では、南半球のような季節的な急増が起こるはずがないからだ。火星の軌道は地球よりも細長く、南半球の夏には太陽に近づき、北半球の夏には太陽から遠ざかる。そのため北半球は夏でもかなり寒く、南半球のように氷が気体になっては再び凍るという激しいサイクルが起こらないのだ。

　奇妙なことに、北半球の塩化水素は、短期間に急増する形で、はっきりと現れている。「本当に興味深いのは、これらがすべて同じ場所、すなわちアルバ山の北側斜面で観測されていることです」と、オックスフォード大学の大気物理学者で、今回の論文の共著者の一人であるケビン・オルセン氏は言う。 　アルバ山は火星で群を抜いて広大な火山で、米国本土とほぼ同じ面積を持つ。また、比較的新しい溶岩流に覆われていることから、地質学的に見て最近まで火山活動があったことが分かる。 　研究チームは周回軌道から撮影した別の画像を用いて、ガスが検出された北側斜面を綿密に調査した。その結果、200メートルを超えるものもある奇妙な亀裂がいくつも確認された。メージュ氏はこれらの亀裂について、「地中を垂直に割って入ったマグマに関連していると考えられています」と言う。亀裂の下にはマグマがあり、これが塩化水素を大気中に放出しているのかもしれないとチームは推測している。 　ただし、これが現在進行中の火山活動の決定的な証拠ではないことは、チーム自身も認めている。塩化水素が厳密にこれらの亀裂から滲み出ているとは断言できない。また、「発生源がどのような性質のものかは不明です」とオルセン氏は言う。「地中のガス溜まりにすぎないのでしょうか？　それとも活動中のマグマが本当にあるのでしょうか？」 　塩化水素は、熱水と金属塩化物との化学反応によっても簡単に生成される。火星では以前にも塩化物が検出されており、比較的温かい地殻では、熱水の通り道がところどころにある可能性が高い。

　火星探査機インサイトは、アルバ山からも、その土台である巨大な火山地帯のタルシス地域全体からも、マグマに由来すると確信できるような地震波を一度も検出しなかった。だからといって、この地域の火山活動が完全に終わったとは限らない。 「タルシス地域には、火星で最も大きく、おそらく最も長く存続したマグマ溜まりが存在していました。それらが完全に冷えきり、ガスが抜けて固まるまでには、長い時間がかかるでしょう」とグレッグ氏は言う。 　ガスを含んだマグマの「蛇」は、今も火星の地下のどこかでうごめいている可能性がある。今回の研究はその考えを裏付けるものかもしれない。もしそうなら、火星には依然として噴火を引き起こす力があるのかもしれない。ただし、その噴火はごく散発的なものになるだろう。 　また今回の研究は、地中で熱水や化学物質の流れを作り出しているマグマ活動が、微生物の生存に適した地下環境も作り出しているかもしれないという説にも信憑性を与えるかもしれない。 　たとえ塩化水素が隠れたマグマに由来するとしても、火星ですぐにも噴火が起こると予測している人はいない。火星が将来再び溶岩で地表を塗り替えるかどうかについては、依然として不明だ。 「惑星は巨大で複雑な天体であり、予測不可能なことが常に起こり得ます」とグレッグ氏は言う。「私たちは火山学で、『絶対にない』とは決して言わないことを学んできました」