Last Updated on 2025-05-25 07:09 by admin

テキサス大学オースティン校の大学院研究者Mohammad Afzal ShadabとEric Hiattが主導した研究チームが、火星の水が地表から地下深部へ移動する過程を定量的に解明した。この研究結果は地球物理学研究レターズ誌（Geophysical Research Letters）に掲載された。

研究チームは特殊なコンピューターモデルを使用し、初期火星（約30億～40億年前）において水が地表から地下約1マイル（約1.6キロメートル）の深い帯水層まで浸透するのに50年から200年を要したことを明らかにした。これは地球での同様の過程（数日程度）と比較して約100倍遅い。

モデル計算によると、地下に失われた水の量は全球深度で少なくとも90メートル（300フィート）に相当する。初期火星は数百メートルの深さの海を有していたと推定されており、この地下貯蔵量は火星の失われた水の大部分を説明している。

地球では水が蒸発、凝縮、降水を通じて循環するが、火星では一方向の流れとなった。火星の薄い大気により水蒸気は宇宙空間に逃げ、地下に浸透した水は鉱物の孔隙や格子に閉じ込められ、二度と地表に戻ることはなかった。

研究では隕石とローバーミッションのデータを基に、火星の土壌を玄武岩基盤上の多孔質層としてモデル化した。現在プリンストン大学のポスドク研究者となったShadabは、この浸透モデルを降雨、流出、火山活動を含む全球気候シミュレーションと統合する計画を進めている。

将来のミッションでは1キロメートルの深さまで掘削し、古代帯水層の直接サンプリングが検討されている。

References:
This Forgotten Link Might Finally Explain Why Mars Became a Desert

【編集部解説】

今回の研究は、火星の水の行方という長年の謎に対して重要な手がかりを提供しています。Yahoo!ニュースやsorae宇宙ポータルサイトなど複数の日本メディアでも同様に報じられており、その科学的重要性が確認されています。

特に注目すべきは、この研究が火星の水循環における「ミッシングリンク」を定量的に解明した点です。これまで科学者たちは火星に古代の川の痕跡があることは知っていましたが、地表の水がどのような経路で地下に移動したのか、その具体的なメカニズムは謎のままでした。

研究チームが開発したコンピューターモデルは、火星の重力（地球の約38%）、大気圧、温度条件を考慮して水の浸透速度を計算しています。50年から200年という浸透時間は地球の数日と比較すると極めて遅いですが、これは火星特有の環境条件によるものです。

この発見は日本の研究とも関連性があります。東北大学の古林未来氏らは2025年2月に、火星表層のレゴリス（堆積層）が水を安定的に保持する機能について研究成果を発表しており、今回のテキサス大学の研究と合わせると、火星の水保持メカニズムの全体像がより明確になってきています。

さらに、中国・オーストラリア・イタリアの国際研究チームによる最新の地震波解析では、火星の比較的浅い地殻上部（地下11～20km）にも液体の水が存在する可能性が示されており、火星の地下水システムは従来の想定よりも複雑で豊富である可能性があります。

将来の火星探査への影響も見逃せません。地下1キロメートルまでの掘削技術が実現すれば、これらの古代帯水層から直接サンプルを採取できる可能性があります。これは火星の生命探査だけでなく、将来の有人火星探査における水資源確保の観点からも極めて重要です。

この研究は火星の過去の居住可能性を評価する上でも重要な示唆を与えています。地表の水が短期間で地下に移動してしまったとすれば、生命が進化するのに必要な安定した水環境の持続期間は従来の想定よりも短かった可能性があります。

【用語解説】

帯水層（Aquifer）:
地下水を蓄える地層のこと。砂や礫などの多孔質な岩石層で、スポンジのように水を含んでいる。

水和鉱物（Hydrated Minerals）:
水分子が鉱物の結晶構造に組み込まれた鉱物。火星では水が岩石と化学的に結合してこの形で保存されている。

レゴリス（Regolith）:
惑星の表面を覆う堆積層。主に塵や砂、破砕された岩石から構成される。東北大学の研究では、火星のレゴリスが水を吸着・保持する重要な役割を果たすことが明らかになった。

地球物理学研究レターズ（Geophysical Research Letters）:
アメリカ地球物理学連合が発行する査読付き科学誌。地球科学分野で権威のある学術誌で、1974年創刊。

【参考リンク】

テキサス大学オースティン校（外部）
1883年創立の米国有数の州立研究大学。53,000人以上の学生が在籍し、研究費は年間10億ドルを超える。

東北大学大学院理学研究科（外部）
火星表層水分布研究を行う古林未来氏が所属。地球物理学専攻で惑星科学研究を推進している。

sorae 宇宙へのポータルサイト（外部）
日本の宇宙・天文情報サイト。今回の火星研究についても詳細な解説記事を掲載している。

NASA（アメリカ航空宇宙局）（外部）
1958年設立の米国連邦政府機関。火星探査ミッションを多数実施し、今回の研究にもデータを提供している。

【参考動画】

【編集部後記】

火星の地下に眠る古代の水の発見は、私たちに宇宙探査の新たな可能性を示してくれました。日本の東北大学でも火星の水保持メカニズムの研究が進んでおり、国際的な火星研究の最前線で日本も重要な役割を果たしています。もし将来、この地下水を実際に採取できたら、火星移住計画はどのように変わるでしょうか？皆さんは火星の水資源活用について、どのような技術的課題があると思われますか？

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