火星最大の火山アルバ・モンスの新しい割れ目から、マグマ由来とみられるガスが漏れ出している

火星の北半球で初夏を迎えるたび、火星最大の広がりを持つ火山アルバ・モンスの山腹上空に、微量の塩化水素が現れる。この時期には、このガスは火星の他の空域からは消えている。その検出地点の真下では、これまで誰も地図化していなかった新しく細い亀裂群が軌道カメラによって見つかった。

地球では、塩化水素はマグマが火山の噴気孔から放出するガスの一つだ。欧州宇宙機関（ESA）のExoMars Trace Gas Orbiterと共同で研究を進める国際チームは、火星でも同じ現象が起きていると主張する。地下深部のマグマ体からのガスが、亀裂を塞いでいた冬の氷が蒸気へと変わるとともに漏れ出しているというのだ。これが正しければ、火星は地質学的に死んだ世界ではなく眠れる世界であり、これらの亀裂は凍結した地表の下にある温かく湿った領域を探す最初の場所となる。

「私たちの発見は、火星が最近まで、そしておそらく現在も、火山活動を支えるのに十分な内部熱を保っていることを示唆しています」と、ポーランド科学アカデミー宇宙研究センターの教授で、研究の共同筆頭著者を務めるダニエル・メージュ（Daniel Mège）は述べた。この研究はモスクワのロシア科学アカデミー宇宙研究所のアレクサンダー・トロヒモフスキー（Alexander Trokhimovskiy）が主導し、ポーランド、ロシア、英国、ドイツ、フランス、スイス、イタリア、ウクライナ、オーストラリアの研究者が参加している。

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火星には太陽系最大の火山があるが、その噴火を目撃した者はこれまでいない。数百万年前のものにしか見えない溶岩流や、NASAの着陸機InSightが記録した火震は、火星内部が完全には冷え切っていないことを示唆してきた。欠けていたのは、現在この地面から出ている化学的痕跡、すなわちガスだった。

周回機はいかにしてガスを捉えたのか

Trace Gas Orbiterには、大気化学スイート（Atmospheric Chemistry Suite）が搭載されている。これは太陽掩蔽観測を用いる赤外線分光計群だ。探査機が薄い火星大気を通して太陽が昇る、あるいは沈む様子を観測する際、機器は途中で吸収される太陽光の波長を記録する。ガスごとに固有の指紋が残るためだ。この手法では10億分の1レベルのガスを検出でき、それがどの高度に存在するかも分かる。

同じ機器チームは数年前、火星における塩化水素を初めて報告した。それ以降、このガスは広範囲で見つかってきたが、ほぼ例外なく、火星が太陽に最も近づく暖かく砂塵の多い季節に現れ、砂塵と水蒸気の増減に連動していた。研究者たちは、この季節的な急増を火山ではなく、大気と浮遊する砂塵・氷の間で起こる化学反応によるものと考えている。

例外となったのは、火星が太陽から最も遠く、大気全体が寒冷で乾燥している北半球の夏に行われた、いずれもアルバ・モンス北方での2回の観測だった。チームはその後の火星年に専用の探索を実施し、同じ地域の上空で再び塩化水素を見つけた。一方、観測条件が似た他緯度を通る軌道では検出されなかった。「Trace Gas Orbiterは決定的証拠を見つけることができました。干し草の山から針を探すようなものでした」とメージュは語った。

幅1メートル未満の亀裂

考えられる発生源を探るため、研究者らは検出地点の下にある地表を3台のカメラで調べた。Trace Gas OrbiterのCaSSISと、NASAのMars Reconnaissance Orbiterに搭載されたHiRISEおよびCTXだ。彼らは直線状に連なる亀裂群を発見した。その一部は幅がわずか数十センチメートル、長さは最大で数百メートルに及び、地形的な尾根の上で数十キロメートルにわたる帯状のまとまりを形成していた。一部の亀裂の両側には明るい堆積物と暗い堆積物があり、チームはこの色の変化を、地球の火山ガス噴出口である噴気孔の周囲に形成される殻状の堆積物になぞらえている。

これらの亀裂は、北部の緯度帯を覆う氷に富んだ塵と霜の層、さらに地面の凍結によってできる多角形模様を切断している。そのため地質学的には新しく、おそらく100万年未満とみられる。また、火山周辺にある大規模な断層系、Tantalus FossaeとPhlegethon Catenaとも一直線に並んでいる。

提案されているメカニズムは季節的なものだ。気温が摂氏マイナス120度前後まで下がる冬には、氷が亀裂を塞ぐ。その氷が初夏に直接蒸気へと変わると、閉じ込められていたガスが逃げ出す。これなら、同じ季節に同じ場所で信号が再び現れる理由を説明できる。

アルバ・モンスの巨大さと、微小な漏出

アルバ・モンスは特異な火山だ。その溶岩流原は山頂から少なくとも1,350キロメートル先まで達し、米国に匹敵する面積に広がる。それでいて高さは約6.8キロメートルにすぎず、オリンポス山のおよそ3分の1だ。北側山腹の平均傾斜は約0.5度で、ほとんどの高速道路のランプよりも緩やかである。

漏出そのものは控えめだ。塩化水素が大気中で火星の1日ほど生き残ると仮定すると、著者らは浸出率を毎秒3キログラム未満と推定している。地球の火山は毎秒数キログラムから100キログラム超の割合でこのガスを放出するため、火星の発生源はその範囲の最も低い端に位置する。

火星全体で、太陽への最接近時に見られるはるかに大きな季節的パルスは、毎秒約180キログラムと推定されているが、それ自体は火山起源とは考えられていない。ただしチームは、その塩素の一部が遠い過去に火星内部からもたらされ、大気、地表の塩、氷の間を循環し続けている可能性を示唆している。

この研究が証明していないこと

マグマを見た者はいない。火星では新たな溶岩流も噴火も観測されたことはなく、進行中の噴火を最も直接的に示すガスである二酸化硫黄も検出されていない。著者らは、塩化水素のようなハロゲンガスは、噴火がなくても、また活動中の火山活動を探す赤外線観測が求めながら一度も見つけられなかった強い熱シグネチャーがなくても、深部のマグマ体から浸み出しうると論じている。

ガスと亀裂の結び付きは、場所と時期から導かれた推論である。検出数は少なく、ガスはよく混合されず、すぐに消えるため、発生源を特定できるのはおおまかに限られる。メージュは火山起源という解釈について、証明を必要とする直感だと表現した。「浸出の空間分布を見たとき、その背後に火山性の何かがあることは私には即座に明らかでした。しかし、それを実証しなければなりませんでした」。チームによれば、研究の大半は、代わりにこのガスを生成しうる大気中の化学過程を検証し、除外することに費やされた。

火星の微量ガスにも論争のある前例がある。NASAのCuriosityローバーが地表で測定したメタン濃度の急上昇は、Trace Gas Orbiterが非常に低い上限値を設定している軌道上からは確認されていない。理想的には別の機器による、アルバ・モンス上空での再検出があれば、火山起源という見方ははるかに反論しにくくなるだろう。

生命探査において亀裂が重要な理由

塩化水素のようなマグマ起源のガスは、液体の水が地表の大部分を覆っていた惑星の過去には、はるかに豊富だった可能性がある。それらは大気を厚くし、気候を温める一助となった。現在も地下からの熱が地中の氷と出会えば、地下に液体の水の領域を維持できるかもしれない。

「アルバ・モンス地域の浸出する亀裂で火星生命を探すことには、大きな意味があります。熱水系が活動しているなら、微生物の発達に必要な成分とエネルギーを含んでいる可能性があります」とメージュは述べた。これは将来のミッションに向けた提案であり、発見ではない。ESAでこの周回機のプロジェクトサイエンティストを務めるコリン・ウィルソン（Colin Wilson）は、この結果は「TGOにとってこれまでで最大の成功となる可能性がある」と語った。

火星の火山をめぐるよくある質問

火星に活動中の火山はありますか？

火星で噴火が観測されたことはない。一部の溶岩流は数百万年前のものにすぎないように見え、アルバ・モンス上空で検出された塩化水素は、地下のマグマが現在もガスを放出している可能性を示唆する。その場合、火星は死滅した惑星ではなく休眠状態にあることになる。

アルバ・モンスとは何ですか？

アルバ・モンスはタルシス北部にある楯状火山で、表面積では火星最大の火山だ。溶岩流は山頂から少なくとも1,350キロメートル先まで達するが、高さは約6.8キロメートルにとどまる。

なぜ塩化水素は火山活動を示すのですか？

地球では、塩化水素は噴気孔や火山ガス噴出口を通じてマグマから放出される。火星では通常、大気化学を通じて暖かい季節に現れるため、新鮮な亀裂の上方で寒冷な季節に見つかることは、地中に発生源があることを示している。

アルバ・モンスの亀裂に生命が存在する可能性はありますか？

そこに生命が存在する証拠はない。研究者らは、マグマの熱が地下の氷と出会えば熱水系が形成される可能性があると示唆している。それは地球で微生物が繁栄する種類の環境であり、亀裂を将来の探査対象候補にしている。

この研究は2026年11月4日付でScience Advancesに掲載された。最初の2回の寒冷期の検出は2019年から2021年にかけての火星年に行われ、確認のための探索は2022年後半から2024年後半にかけての火星年に実施された。亀裂を捉えたCaSSIS画像の一つは2023年2月3日に撮影された。季節モデルがアルバ・モンス上空にガスが戻ると予測する次の火星北半球の初夏は2027年4月ごろに始まり、Trace Gas Orbiterはそれを探すために引き続き周回軌道上にある。

参考文献：Trokhimovskiy et al., “Enigmatic HCl detections as a potential signature of igneous activity on Mars,” Science Advances, 2026. DOI: 10.1126/sciadv.aeb9422

タグ: 天文学, 火星, esa, Alba Mons, ExoMars Trace Gas Orbiter, 塩化水素

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