太陽系で最も印象的な地質構造5選

Part of the solar system.
An expert explains some of the most fascinating geological structures in our solar system.Image: Unsplash/Bryan Goff
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  • 宇宙にも、地球上だけでなく驚くべき地質構造が存在します。

  • 惑星地球科学教授のデイヴィッド・ロスリーが、太陽系で最もエキサイティングだと考える地質構造を5つ紹介します。

  • 火星版のグランドキャニオンと、天王星で最も高い断崖が含まれています。

素晴らしい地質学的特徴といえば、私たちはつい地球上のものに限定しがちです。しかし地質学者として、それは馬鹿げていると私は考えます。人々を魅了し心を動かし、地球上の過程を別の視点から捉え直させてくれる構造は、他の世界にも数多く存在するのです。

ここでは順不同で、太陽系(地球を除く)の中で私が最も感銘を受けた5つの地質構造を紹介します。

最も壮大な峡谷

太陽系最大の火山であるオリンポス山(火星)は除外し、その代わりに同惑星で最も壮観な峡谷であるマリネリス峡谷を取り上げました。全長3,000km、幅は数百km、深さは最大8kmに及ぶため、宇宙から見るのが最善です。幸運にもどちらかの縁に立てたとしても、反対側の縁ははるか地平線の彼方にあるでしょう。

カラーコード化された地形図で、地表から5,000kmの高さから見たように表示したマリネリス峡谷(左)と、ESAのマーズ・エクスプレスに搭載された高解像度ステレオカメラで撮影した画像(右)。Image: Google Earth and NASA/USGS/ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum)

この峡谷は、隣接する火山地域(「タルシス」と呼ばれる)が隆起し始めたことで、おそらく亀裂が生じたことから始まったと考えられています。その後、30億年以上前にピークを迎えた一連の壊滅的な洪水によって、さらに広げられ深められました。

金星の褶曲山脈

2030年代には、金星についてはるかに多くのことが分かるでしょう。その時、NASAの2つのミッションとESA(欧州宇宙機関)によるもの1つが到着する予定です。金星は地球とほぼ同じ大きさ、質量、密度を持っており、そのため地質学者たちは頭を悩ませてきました。なぜ地球型のプレートテクトニクスを欠いているのか、また比較的活発な火山活動が少ない(あるいはそもそも存在するのかどうかも含めて)のはなぜなのか。この惑星はどのようにして熱を放出しているのでしょうか?

金星のオヴダ・レギオの褶曲山脈。挿入図は、ペンシルベニア州中部のアパラチア山脈の一部を同様の視点で示したものです。Image: NASA/JPL

金星の地質の一部が見慣れたものであることに、私は安心感を覚えます。例えば、「オヴダ・レギオ」と呼ばれる高地の北縁は、浸食されて褶曲状になった模様に川が刻まれていない点を除けば、地球の「褶曲山脈」、例えばアパラチア山脈などと驚くほどよく似ています。これらは大陸同士の衝突によって生じたものです。

噴火に揺れる水星

次の例では少しずるをしています。なぜなら、これは太陽系最大級の衝突盆地の一つであり、かつその内部にある爆発的な火山でもあるからです。水星の直径1,550kmのカロリス盆地は約35億年前の大規模な小惑星の衝突によって形成され、その直後に床面が溶岩で覆われました。

その後しばらくして、一連の爆発的噴火が、盆地の縁近くで溶岩の蓋が最も薄かった場所の固化した溶岩を、深さ数kmの穴となって吹き飛ばしました。これにより火山灰の粒子が数十kmの範囲に噴き上げられました。その堆積物の一つであるアグウォ・ファキュラは、私が例として選んだ爆発的な噴気口を取り囲んでいます。

右:水星のカロリス盆地のほとんど。床面は鈍いオレンジ色の溶岩で覆われている。より明るいオレンジ色の斑点は、爆発的噴火の名残である。左下:赤い枠内の爆発的火山堆積物の拡大図。左上:噴気口内部の詳細。Image: NASA/JHUAPL/CIW

爆発的噴火は膨張するガスの力によって引き起こされ、水星で見つかった意外な発見です。水星は太陽に近いため、かつては揮発性物質が枯渇していると予想されていました。熱によってそれらが蒸発してしまうはずだったからです。科学者たちは、実際には爆発的噴火が複数回あったと推測しており、それらは長期間にわたって間隔を空けて起こった可能性があります。これは、ガスを生成する揮発性物質(その組成はESAのベピコロンボミッションが2026年に観測を開始するまで不明のまま)が、水星のマグマ中に繰り返し存在していたことを意味します。

最も高い断崖?

土壌や植生の豊富な地域では、断崖は清浄な岩石が最も広く露出している場所です。ただし、近づくのは危険ですが、岩石の連続した断面を明らかにし、化石探しにも適しています。地質学者たちは断崖が大好きなので、高さ7kmのヴェローナ・ルペス。これは天王星の小衛星ミランダにある地形で、しばしば「太陽系で最も高い断崖」と表現され、最近のNASAのウェブサイトでもそう記されています。さらには、不注意にも頂上から転落すれば、底に落ちるまで12分かかるとまで述べられています。

ヴェローナ・ルペス。長さ約50km、高さ数km程度だが、1986年のボイジャー2号の通過時に見えたほどには断崖状ではない。Image: NASA/JPL

これは誤りです。ヴェローナ・ルペスは垂直にはほど遠いからです。私たちが持っている唯一の画像はボイジャー2号によるもので、1986年の天王星フライバイ中に撮影されました。間違いなく印象的であり、ほぼ確実に地質断層です。ミランダの氷の地殻(惑星の最外層の「殻」)の一方のブロックが、隣接するブロックに対して下方へずれ動いたものです。

太陽系に存在する驚異的な地質構造5選
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ただし、視点が斜めであるため誤解を招きやすく、斜面の急峻さを確かめることはできません。おそらく45度未満の傾斜でしょう。頂上でつまずいたとしても、底まで滑り落ちることはないと思います。私たちが持つ最良の、しかし解像度の低い画像では斜面は非常になめらかに見えますが、ミランダの日中の気温-170°Cでは、水氷は高い摩擦を持ち、まったく滑りやすくはありません。

タイタンの水没した海岸線

最後の例としては、冥王星のどこでもよかったのですが、あえて土星最大の衛星タイタンの、不気味なほど地球に似た海岸線を選びました。タイタン。ここでは、タイタンの水氷の「基盤岩」にできた大きな窪地に液体メタンの海が広がっており、その名は「リジア海」です。

メタンの川によって刻まれた谷は、海に流れ込んでおり、海面の上昇とともに明らかに水没しています。この複雑に入り組んだ海岸線は、オマーンのムサンダム半島(ホルムズ海峡の南側)を強く想起させます。そこでは、アラビアとアジア大陸の衝突が続いているため、地殻が下方に撓曲しています。タイタンでも同様のことが起こったのでしょうか?まだ分かりませんが、リジア海周辺の海岸地形の変化の仕方から、水没した谷は単に液体の水位上昇の結果というだけではないように私には思えます。

左:タイタンのリジア海の一部。液体メタンの海に水没した谷を持つ海岸線が見える。右:アラビアのムサンダム半島。こちらも海岸の谷が同様に水没しているが、水没させているのは塩水の海である。Image: NASA/JPL-Caltech/ASI/Cornell、およびExpedition 63、国際宇宙ステーション(ISS)

地球上の岩石と液体の水、タイタン上の極寒の水氷と液体メタン——違いはほとんどありません。両者の相互作用は同じであり、だからこそ異なる世界でも地質学が繰り返されるのが見られるのです。

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