Research press release


Nature Communications

Planetary science: InSights into the geology of the Elysium Planitia on Mars

米国NASAの火星探査機「インサイト」のミッションで得られた地震データから、火星のエリジウム平原の地表下(深さ約200メートルまで)の画像が導き出され、溶岩流の間に挟まれた浅い堆積層の存在が示唆された。この分析結果を報告する論文が、Nature Communications に掲載される。今回の知見は、火星の地質学的歴史の解明に役立つ。


今回、Cédric Schmelzbachたちは、地震データを用いてエリジウム平原の地質組成を解析した。Schmelzbachたちは、この解析データを用いて、浅い地表下(深さ約200メートルまで)を調べた。その結果、地表から順に、主に砂状物質からなる厚さ約3メートルの表土層と、厚さ約15メートルの粗いブロック状の噴出物(隕石の衝突後に噴出され、地表に落下した岩の塊)の層が見つかり、その下層には、約150メートルの溶岩流が確認された。この結果は、これまでに予想されていた地表下構造とほぼ一致している。Schmelzbachたちは、既存の文献に示されたクレーターの数から、地表下の2つの層が約17億年前のアマゾニアン紀の地層で、その下層の溶岩流がヘスペリアン紀の約36億年前の地層と決定した。また、Schmelzbachたちは、この他に厚さ30~40メートルの地震波速度が低い層も確認し、この層には、強い玄武岩層よりも弱い堆積物質が含まれているという考えを示している。そして、Schmelzbachたちは、この層がヘスペリアン紀の玄武岩とアマゾニアン紀の玄武岩の間に堆積物が挟まれた構造、あるいはアマゾニアン紀の玄武岩の中に堆積物が含まれた構造となっている可能性があるという考えを示している。

Images of the subsurface of Elysium Planitia on Mars to around 200 metres in depth, derived using seismic data from NASA’s InSight mission, suggest the presence of a shallow sedimentary layer sandwiched between lava flows. The findings, published in an analysis in Nature Communications aid our understanding of Martian geological history.

The InSight lander arrived on Mars on 26 November 2018, touching down in the Elysium Planitia region. Mars has been the target of numerous planetary science missions, but NASA’s InSight mission is the first to specifically measure the subsurface using seismic methods.

Cédric Schmelzbach and colleagues used seismic data to analyse the composition of Elysium Planitia. Using these data, the authors examine the shallow subsurface to around 200 metres in depth. They found the site has a regolith layer, of dominantly sandy material, approximately 3 metres thick, above a layer around 15 metres thick of coarse blocky ejecta (rocky blocks that were ejected after a meteorite impact and fell back to the surface). Below these top layers, they identified around 150 metres of lava flows, which are largely consistent with the expected subsurface structure. The authors use crater counts from existing literature to date the shallow layers to approximately 1.7 billion years ago, during the Amazonian period, and deeper lava flows approximately 3.6 billion years ago during the Hesperian period. The authors also identified an additional 30–40 metres thick layer, which has low seismic velocity, suggesting it contains weak sedimentary materials relative to the stronger basalt layers. The authors propose this layer could be composed of sedimentary deposits sandwiched between the Hesperian and Amazonian basalts, or within the Amazonian basalts themselves.

doi: 10.1038/s41467-021-26957-7

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