火星の現代の風景はパラドックスのようなものです。多くの地表の特徴は、水による浸食によって引き起こされる地球の特徴と非常によく似ています。しかし、科学者たちは彼らの生涯を通じて、火星のほとんどの歴史の中で、火星の寒くて乾燥した表面に水がどのように流れたのか想像できません。火星はかつて暖かく湿った場所でしたが、今では何十億年もの間非常に薄い大気があり、そのため水の流れと浸食はほとんど起こりません。
実際、火星の表面は氷が溶けるほど定期的に暖かくなりますが、液体の水は薄い大気に曝されると沸騰します。しかし、英国、フランス、スイスの研究者の国際チームが率いる新しい研究では、水の氷の昇華を含む異なる種類の輸送プロセスが火星の風景を今日の状態に導いた可能性があると判断されました。
ヤンラーク博士（オープン大学のマリースクロドフスカキュリーリサーチフェロー）が主導した研究は、最近科学ジャーナルに掲載されました 自然コミュニケーション。 「水によって引き起こされた土砂の浮揚が火星の下り坂の輸送を強化する」というタイトルのこの調査研究は、火星の表面のプロセスが液体の形でなくても水輸送を可能にする方法をテストした実験で構成されていました。
彼らの実験を行うために、チームは火星の大気条件をシミュレートできるオープン大学の機器である火星シミュレーションチャンバーを使用しました。これには、チャンバー内の気圧を火星の通常の気圧（ここでは地球上の1000 mbar（1 barまたは100キロパスカル）と比較して約7 mbar）に下げながら、温度も調整する必要がありました。
火星では、気温は冬の極で-143°C（-255°F）から夏の正午に赤道で35°C（95°F）まで上昇します。これらの条件を再現したチームは、シミュレートされた火星の大気に曝された氷が溶けるだけではないことを発見しました。代わりに、不安定になり、激しく沸騰し始めます。
しかし、チームはまた、このプロセスでは大量の砂や堆積物を移動させることができ、沸騰した水に効果的に「浮上」することも発見しました。これは、地球と比較して、比較的少量の液体水が火星の表面を横切って堆積物を移動させることができることを意味します。これらの砂や破片の浮揚ポケットは、火星で観察される大きな砂丘、ガリー、繰り返される傾斜線、および他の特徴を形成することができます。
過去に、科学者はこれらの特徴がどのように斜面を下る土砂輸送の結果であるかを示しましたが、それらの背後にあるメカニズムについては不明でした。 Jan Raack博士がOUNewsのプレスリリースで説明したように、
「低圧で沸騰したお湯によって引き起こされるこの浮上効果により、砂や堆積物の表面全体への迅速な輸送が可能になることが、私たちの調査で発見されました。これは地球では発生しない新しい地質学的現象であり、他の惑星表面での同様のプロセスを理解するために不可欠である可能性があります。」
これらの実験を通じて、Raack博士と彼の同僚は、火星の条件が、地球上のここに流れる水と関連しがちな特徴をどのようにして可能にするかを明らかにすることができました。火星の地質の歴史と進化に関するやや論争の的となる議論の解決に役立つことに加えて、この研究は将来の探査ミッションに関しても重要です。
Raack博士は、彼らの研究の結論を確認するためのさらなる研究の必要性を認め、ESAの ExoMars 2020ローバー デプロイされたら、それを実行するのに十分な状況になります。
「これは制御された実験室の実験ですが、研究により、表面にフィーチャを形成する際の火星に対する比較的少量の水の影響は広く過小評価されている可能性があることが示されています。水が火星に浮上する方法についてさらに調査を行う必要があります。ESAExoMars 2020ローバーなどのミッションは、最も近い隣人をよりよく理解するのに役立つ重要な洞察を提供します。」
この研究は、STFCラザフォードアップルトン研究所、ベルン大学、ナント大学の科学者によって共同執筆されました。最初のコンセプトは、ナント大学のスーザンJ.コンウェイによって開発され、欧州連合のHorizon 2020研究開発プログラムの一部であるEuroplanet 2020 Research Infrastructureからの助成金によって賄われました。
オープン大学の好意により、Jan Raack博士の実験についても説明しているこのビデオを必ずご覧ください。
