火星の意外な岩石に残る、3度の水の活動

この発見は、火星で居住可能だった環境の歴史を探す場所を変える。ジェゼロ・クレーター内縁に沿う地質帯「マージン・ユニット」で、探査車パーサヴィアランスは、水が層状に堆積させた堆積岩が予想されていた場所から、マグマの冷却でできる火成岩を見つけた。かつての湖岸には表層の堆積物だけでなく、岩石の亀裂内で起きた地下プロセスの記録も残されていることが新たに分かった。

最初の手掛かりは組織だった。走行経路の標高が高い部分では、粗い粒子と、マグネシウムと鉄に富み水と反応する鉱物であるカンラン石の結晶が、マグマが地下でゆっくり冷えたことを示していた。そこでは、流体の通過による化学的・鉱物学的な変化、すなわち変質はわずかだった。一方、標高の低い場所では亀裂、稜状の構造、鉱脈が相次ぐ変化を記録していた。

この履歴の順序を決めるため、チームは約265メートルの標高差にわたる185か所超の対象を分析した。パーサヴィアランスのマストに搭載されたSuperCamは、最大6.5メートル離れた点にレーザーを照射する。パルスが表面のごく微量を蒸発させ、放出された光から含まれる元素が分かる。研究者は、組成、組織、標高、鉱脈どうしの切断関係を観測し、各段階の順序を再構成した。

研究チームによると、最初の段階は二酸化炭素に富む地下水が亀裂を通った時に始まった。中性またはアルカリ性の水がカンラン石と反応し、水、炭素、岩石の特定の反応で生じて環境の化学条件を記録する炭酸塩鉱物を形成した。こうした充填物は周囲より侵食に強かったため、現在は一部が小さな稜として現れている。

その後、酸性・アルカリ性の度合いを示す尺度で、より低いpHの溶液が同じ亀裂と岩石を循環した。研究の復元によれば、この溶液は炭酸塩の一部を溶かして運び、空隙を開き、岩石内の隙間を埋め得るケイ素と酸素からなる物質、シリカの沈着を促した。水はかつての湖から来た可能性も、より低温の地下循環に由来した可能性もあり、データは両方を候補として残している。

3番目の段階は、より新しい亀裂に痕跡を残した。地下で加熱された水が循環する、具体的な意味での熱水循環により、硫酸カルシウムと、火山岩内での後期の高温流体循環を示すカルシウムとフッ素の鉱物である蛍石を含む鉱脈が形成された。東部の1地点では約25センチメートルの鉱脈が観測されたが、それがユニットのほかの場所までどの程度広がるかは、まだ分かっていない。

この一連の経過は、マージン・ユニットの解釈を変える。炭酸塩の一部は湖底の堆積物としてたまったのではなく、組成と温度の異なる流体が亀裂を通る間に、マグマ由来の岩石内部で形成された。鉱物と切断関係は観測事実であり、チームはその記録から少なくとも3回の水の活動を推定し、第2段階の水源について複数の可能性を提示している。

この記録は、宇宙における生命が存在し得た条件と生命の徴候を研究するアストロバイオロジーにとって重要だ。地球では、水とカンラン石の反応によって、一部の微生物のエネルギー源となる水素が放出されることがあり、炭酸塩とシリカは化学的な痕跡を保存し得る。ジェゼロでは、こうした性質が保存可能性のある古環境の選定に役立つ。ただし、今回見つかった鉱物は生命の証拠ではない。

研究は2026年9月21日付でCommunications Earth & Environmentに掲載された。どの変質が先で、どれが後かという相対的な順序は示したが、各段階の年代や継続期間は特定していない。成果は、火星に水があったという一般的な理解を一歩進めるものだ。マージン・ユニットの亀裂を持つ火成岩には、少なくとも3回の異なる活動からなる地下水史の証拠が保存されていた。