Research press release

メタンの爆発で暖められた古代火星

Nature Geoscience

Ancient Mars thawed by methane bursts

古代の火星は地下に蓄えられたメタンの爆発的噴出により加熱された可能性があるという報告が今週掲載される。この発見は、普段は凍結した惑星に間欠的に湿潤的気候が存在した証拠を説明できるかもしれない。

火星の堆積物(現在、ゲール・クレーターでキュリオシティ探査機により、探査が行われている)は、火星には30億年前より後に液体の水の湖が存在したことを示唆しているが、この時代の火星は大部分は低温で乾燥していた。このような湖を形成できるために十分な気候温暖化がどのように起きたか、また地質学的証拠が示すように数千年にわたり、このような湖が継続して存在するために十分な期間温暖な気候が継続したかを説明することは困難であった。

Edwin Kiteたちは、数値シミュレーションを用いて強力な温室効果ガスであるメタンが大気中に放出されたことによる温暖化で、湖が存在し継続したことの両方を説明できると提案している。このシナリオでは、惑星の軸の傾斜変化が惑星の氷環を縮小させる可能性がある。地球と同じようにメタンは土壌中に蓄えられ氷の下に捕獲される。氷環が取り除かれると、保存されたメタンは不安定になり爆発的な大気中への噴出が起きる。著者等は、この過程により古代火星で湖を形成する気候を形成するために十分なメタンが放出されると計算している。メタンは火星大気中で徐々に分解するが、著者等はそれぞれの温暖な期間は最大百万年間継続したと見積もっている。

関連するNews&ViewsでAlberto Fairenが、「Kiteらが提案しているメタン爆発シナリオは、天文学的、地球化学的、および地質学的な広範な関連から生じた初期火星における水の存在という考えの出現に寄与している」と書いている。

Ancient Mars may have been warmed by explosive bursts of methane trapped in its subsurface, according to a study published online in Nature Geoscience this week. This finding explains the evidence of episodic wet climates on an otherwise freezing planet.

Sediments on Mars - such as those currently being explored by the Curiosity rover at Gale crater - suggest that lakes of liquid water existed on Mars later than three billion years ago, despite evidence that Mars was largely cold and dry at this time. It has been difficult to explain how sufficient climate warming occurred to allow these lakes to form, and also how warm climates lasted long enough to allow the lakes to persist for several thousand years, as geological evidence suggests.

Edwin Kite and colleagues use numerical simulations to propose that warming due to release of the potent greenhouse gas methane into the atmosphere can explain both the existence and persistence of the lakes. In this scenario, shifts in the tilt of the planet’s axis can cause the planet’s ice cover to shrink. Like on Earth, methane can be stored in Martian soils and trapped beneath ice. If the ice cover is removed, the stored methane is destabilized, causing the methane to explosively erupt into the atmosphere. The authors calculate that sufficient methane could have been released by this process to produce a lake-forming climate on ancient Mars. Although the methane would gradually break down in the Martian atmosphere, they estimate that each warming episode would persist for up to a million years.

In an accompanying News & Views article, Alberto Fairen writes that: “The methane burst scenario proposed by Kite et al. contributes to an emerging view that the existence of liquid water on early Mars arose from a combination of diverse astronomical, geochemical and geological factors.”

doi: 10.1038/ngeo3033

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