火星に「お風呂の輪ジミ」のような地形 表面の3分の1を覆う海があったかもしれない

編集・パクト

この研究を率いたのはカリフォルニア工科大学(Caltech)で研究をおこなっていた惑星地質学者アブダラ・ザキ博士。

成果は2026年4月15日、学術誌Natureに掲載された。火星に海があったのではないか――この問いは何十年も前から科学者たちを悩ませてきた。

今回の研究は、これまでとまったく違う角度から、その問いに一つの手がかりを差し出した。

火星北半球で見つかった『輪ジミ』の正体

お風呂に水をはって、しばらく経ってから抜くと、水が溜まっていた高さに薄い輪のような跡が残る。この何気ないサインが、今回の火星研究の発想の原点になった。

水そのものが消えても、水位の跡だけは残る。だとすれば、水がとっくに失われた火星でも、かつての「水位の跡」を探せば海の有無を追えるのではないか、というわけだ。

地球の海岸にも、似た構造がある。海面のすぐ下に広がる、なだらかで平らな帯状の土地だ。専門的には大陸棚や海岸平野と呼ばれ、海岸線に沿って幅広く横たわっている。

太平洋のまわりをぐるっと囲む浅い海底は、その代表例にあたる。大陸棚は、海水面が数千年単位で上下しても、いったんできあがると地質学的な長い時間その場に残り続ける。

海面そのものよりも、はるかに「息の長い」痕跡なのだ。ザキ博士のチームは、この長持ちする輪ジミにこそ注目した。

チームが解析したのは、火星を周回する探査機がレーザー高度計(MOLA)で集めてきた膨大な地形データだ。その中から、火星の北半球に大陸棚を思わせる広大な平坦ゾーンを突き止めた。

そこは「火星の海面」に相当する基準面から、およそ1,800〜3,800メートル下に横たわっていた。

火星表面の3分の1を覆っていた海

この地形が示す海の広さは、火星表面の3分の1を覆うほどになる。

しかも、これほど広い平坦地は一晩ではできない。海岸線を絶えず削り、土砂を運んで積み上げ、何度も水位を上下させて、初めて形づくられる地形だ。

つまり火星の海は「ちょっとあった」では済まされず、何百万年もの単位で安定して存在した必要がある。水がすぐに蒸発したり凍りついたりしていたら、こんなに広くて平らな土地は残らない。

この平らな土地の存在は、単に水があったことだけでなく、それが長いあいだ続いていたことまで物語っている。

もう一つの手がかりが、川の河口地形だ。川が海に流れ込む場所には、泥や砂が扇のように広がる三角州(デルタ)ができる。

火星の北半球に見つかっているデルタ状の地形が、この「バスタブの輪ジミ」に沿って並んでいた。

地球の海を『水抜き』してから火星を調べた

火星の海を探す研究は、実は何十年も前から続けられてきた。これまでのカギは海岸線の探索だった。海面があった場所には、砂浜や崖のような形が残るはずだと考えられてきたのだ。

ところが、話は簡単ではなかった。火星で見つかっていた海岸線らしき地形は、高さがバラバラだったのである。地球の海岸線なら、世界中どこでも同じ海面の高さにそろうはずだ。

ところが火星の候補地形は、場所ごとに標高が数百メートルもズレていた。これでは「ひとつの海」があったとは言い切れない。

この食い違いが、長らく「火星に海はあったのか」という議論を宙ぶらりんにしてきた。

そこでザキ博士たちは、発想を逆にした。まずコンピューターのシミュレーションで地球の海を「干上がらせ」、どんな地形が残るかを調べたのだ。

その結果、海のいちばんはっきりした跡は、陸と海の境目を帯のように囲む、幅が最大で数百キロの平らな土地、つまり大陸棚だった。

海面の高さや海岸線の位置は時代によって変わっても、大陸棚は長いあいだ比較的変わらない。

この目線で、探査機のレーザー高度計(MOLA)の地形データを見直すと、火星の北半球に似た帯が見つかった。

ただしラム博士は「地球の大陸棚とまったく同じ見た目ではない。裏づける証拠はあるが、パズルのピースがすべてそろったわけではない」とも話している。

研究を支えた二人の専門家

この研究の中心にいたザキ博士は、成果を出した当時カリフォルニア工科大学に在籍していた惑星地質学者で、その後テキサス大学オースティン校へ移っている。

ニュースによっては所属が大学ごとに違って見えるのはこのためだが、研究そのものはCaltechを拠点に進められたものだ。

共著者には、同じくカリフォルニア工科大学の地質学教授マイケル・ラム博士が名を連ねる。

ラム博士は、地球の三角州や河川の地形を長年研究してきた専門家だ。

ザキ博士は「この平らな土地は、海岸のあたりがどんな姿だったかを示す証拠をまとめる新しい観測だ。これまで誰もきちんと探してこなかった。火星の北に海があったことを支える強い証拠が一つ加わったが、探査車による堆積物の調査や、衛星データのさらなる分析など、やるべきことはたくさんある」と話す。

ラム博士は、仮に火星に海があったとしても、それは「はるか昔、おそらく数十億年前に干上がった」だろうと述べている。

海岸の地層に眠るかもしれない生命の痕跡

海が何百万年も続いたとなれば、次に気になるのは生命だ。地球の海岸の堆積物には、陸から流れ込んだ生き物の遺骸や微生物が、化石として取り込まれている。

海岸は、陸の情報と海の情報が同時に記録される、天然のタイムカプセルなのだ。

火星でも同じことが起きていた可能性がある。もし昔の火星に生命がいたなら、今回見つかった平らな土地の堆積層に、その痕跡が残っているかもしれない――研究チームはそう指摘する。

つまりこの平坦ゾーンは、火星生命の痕跡を探すうえで、これまで注目されてきた湖や川の跡に並ぶ、新たな有力候補になりうるということだ。

ただし、すべてがすっきり解けたわけではない。ザキ博士自身が、「火星のこの平らな土地を形づくったものが何なのか、という問いはまだ残っている」と認めている。

しかもこの問題は火星に限らない。「地球でさえ、海岸沿いの平らな土地がどう形成されるのかについて、決定的な答えはまだない」と博士は続ける。

波の力なのか、地殻の動きなのか、要因が複雑にからみ合っていて、単純な説明が難しいのだ。ふだん何気なく眺めている地球の海岸線すら、科学者にとっては完全には解けていない。

ここは「火星に海があったと確定した」とは言い切らず、有力な手がかりが一つ増えた段階だと受け止めるのが正確だろう。

研究に参加していない専門家からは慎重な声も出ている。

ブラウン大学のジェームズ・ヘッド教授は、火星にはプレートテクトニクス(地殻の板の動き)がないため、このようなはっきりした大陸棚に似た地形ができるかどうかには議論の余地があるとしている。

コロラド大学ボルダー校のブライアン・ハイネク教授も、地球の大陸棚の形はプレートテクトニクスの影響を受けているうえ、潮の満ち引きや海流も違うため、単純には比べにくいと指摘する。

一方でラム博士は、川や波、海面の変化といった、地球で大陸棚をつくる要素の一部は火星にもあった可能性が高いとしている。

探査計画とこれからの火星研究

今回の発見は、将来の火星探査機がどこに降り立つかにも影響しそうだ。これまで火星の水の証拠は、湖の跡や川の跡といった、比較的小さな地形を手がかりに集められてきた。

たとえば火星のゲールクレーターでは、NASAのキュリオシティ探査車が、かつて湖の底だったとみられる地層を丹念に調べてきた。

生命探しの中心も、湖の跡とされるジェゼロクレーターなどに置かれ、パーサヴィアランス探査車がそこで岩石サンプルを採取している。

今回の研究が示す「惑星規模の海」は、こうした点在する水の証拠を、もっと大きな一枚の絵の中に位置づけ直す可能性を持っている。

もし北半球の平坦ゾーンが本当に海岸線だったのなら、そこは堆積物の宝庫ということになり、次の着陸候補地として浮上してくるかもしれない。

手がかりはほかにもある。2021年に火星に着陸した中国の探査車「祝融(しゅくゆう)号」は、北半球の平原の地下の堆積層に、古い砂浜の跡とみられる構造を見つけている。

ザキ博士たちが平らな土地の跡を見つけたのと同じ地域だ。さらに、欧州宇宙機関(ESA)の探査車「ロザリンド・フランクリン」が、2028年後半に打ち上げられ、2030年に火星に着陸する予定だ。

北半球を調べ、地表と地下の両方を探れる。ザキ博士は「決定的な答えを出してくれるだろう」と期待している。