科学者たちは、ロボットのオービターミッション、着陸船、探査機を使用した何十年もの探査のおかげで、数十億年前に火星の表面に液体の水が流れたと確信しています。それ以外にも、水流が断続的か定期的かなど、多くの疑問が残っています。言い換えれば、火星は本当に数十億年前の「暖かくて湿った」環境でしたか、それとも「寒くて冷たい」という線に沿っていましたか？
火星の表面と大気の性質のため、これらの質問は続いており、矛盾する答えを提供しています。ブラウン大学の新しい研究によると、どちらも当てはまる可能性があります。基本的に、火星の初期には、定期的に溶けるかなりの量の表面氷があり、今日の惑星に見られる古代の谷や湖床を掘り起こすのに十分な液体の水を作り出した可能性があります。
この研究は、「ノアチア後期の氷河の高地気候モデル：年間の最高気温と季節温度による一過性の融解と河川/湖沼活動の可能性の探求」と題され、最近発表されました。 イカロス。 Ashley Palumbo –博士ブラウンの地球環境惑星学科の学生–研究を主導し、ハーバード大学工学部および応用科学部の彼女の指導教授（ジムヘッド）とロビンワーズワース教授に加わりました。
彼らの研究のために、Palumboと彼女の同僚は、火星の地質（惑星はかつて暖かく湿っていたことが示唆されます）とその大気モデル（それは寒くて冷たいことを示唆している）の間の橋を見つけようとしました。彼らが実証したように、過去の間、火星は一般的に氷河で凍っていたのはもっともらしいことです。夏の毎日の最高気温の間に、これらの氷河は端で溶けて流れる水を生成します。
長年後、彼らは、これらの融雪水の小さな堆積物は、今日の表面で観察された特徴を刻むのに十分だったであろうと結論しました。最も注目に値するのは、火星南部の高地で観察された種類の谷のネットワークを切り開いていたことです。ブラウン大学のプレスリリースでPalumboが説明したように、彼らの研究は、地球上で発生する同様の気候力学に触発されました。
「これは、南極の乾燥した谷で見られます。平均気温は氷点下をかなり下回っていますが、湖を形成して維持するには季節の温度変化で十分です。古代の火星でも同様のことが可能かどうかを確認したかったのです。」
大気モデルと地質学的証拠の関連性を判断するために、Palumboと彼女のチームは、火星の最先端の気候モデルから始めました。このモデルでは、40億年前、大気は主に二酸化炭素で構成され（現在の状態）、太陽の出力は現在よりもはるかに弱いと想定されていました。このモデルから、彼らは火星はその初期の頃は一般的に寒くて凍っていたと判断しました。
ただし、40億年前の火星にも存在していた可能性のある変数もいくつか含まれています。これには、より重要な温室効果を可能にする、より厚い大気の存在が含まれます。科学者は火星の大気の密度が42億から37億年前にどれほどあったか同意できないため、Palumboと彼女のチームはモデルを実行して、考えられる大気密度のさまざまなレベルを考慮に入れました。
彼らはまた、40億年前に存在する可能性があった火星の軌道の変動についても検討しました。ここでも、軸の傾きの違いや偏心度の違いなど、もっともらしいシナリオを幅広くテストしました。これは、ある半球が別の半球よりも受ける日光の量に影響を及ぼし、気温の季節変動がより大きくなります。
最終的に、モデルは南高地の渓谷ネットワークの場所の近くの領域を氷が覆うシナリオを作成しました。これらのシナリオでの惑星の年間平均気温は氷点下をはるかに下回っていましたが、氷点以上に上昇した地域の夏のピーク気温も生成しました。残った唯一のことは、生産された水の量がそれらの谷を彫るのに十分であることを証明することでした。
幸いにも、2015年に戻って、ジムヘッド教授とエリオットローゼンバーグ（当時のブラウンの学部生）は、これらの谷の中で最大の谷を作るのに必要な最小水量を推定する研究を作成しました。これらの推定値を使用して、必要な流出率と谷間ネットワーク形成の期間の推定値を提供する他の研究とともに、Palumboと彼女の同僚は、機能するモデル由来のシナリオを見つけました。
基本的に、火星の離心率が0.17（現在の離心率は0.0934）である場合、軸方向の傾きは25°（今日の25.19°と比較）、大気圧は600 mbar（現在の100倍）であることがわかりました。その後、谷のネットワークを形成するのに十分な融水を生成するには、約33,000〜1,083,000年かかりました。しかし、円軌道、25°の軸方向タイル、および1000 mbarの大気を想定すると、約21,000〜550,000年かかります。
これらのシナリオで必要な偏心度と軸傾斜は、40億年前の火星で可能な軌道の範囲内に十分収まっています。そしてヘッドが示したように、この研究は過去に対立していた大気および地質学的証拠を調和させることができます：
「この研究は、南極マクマードドライバレーでの現地調査中に観測された小川と湖を生み出す季節的な融解と同様に、火星の初期に液体水が形成された可能性のある方法を説明するもっともらしい仮説を追加します。現在、火山活動や衝撃クレーターなど、寒くて氷の早い火星が溶ける原因となる可能性のある追加の温暖化メカニズムの候補を調査しています。」
また、火星の気候は、地球上で定期的に発生する変動の影響を受けていることを示しているという点でも重要です。これは、2つの平面がいくつかの点で似ていること、および一方の研究が他方の理解を進めるのにどのように役立つかを示すもう1つの指標となります。最後に、重要なこととして、それは不一致の公正なシェアを生み出した主題にいくつかの統合を提供します。
火星がその表面で温かく流れる水をどのように経験できたのか、そして太陽の出力が今日よりもはるかに弱かった時期の問題は、依然として多くの議論の対象となっています。近年、研究者たちは、巻雲から地表下からのメタンガスの周期的な爆発に至るまで、惑星がどのように暖められたのかについて様々な提案を進めてきました。
この最新の研究は、「温かくて水っぽい」キャンプと「冷たいと氷の」キャンプの間の議論を完全に解決していませんが、両者は相互に排他的ではないかもしれないという説得力のある証拠を提供します。この研究は、テキサス州ウッドランドで3月20日から24日に開催された第48回月惑星科学会議で行われたプレゼンテーションの主題でもありました。
