火星の地下に巨大な海が存在したか―新しい仮説の提唱と複合的アプローチによる検証

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23340126
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 宮本 英昭 東京大学, 総合研究博物館, 准教授 (00312992)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 火星 / 水循環 / 火星探査 / 地下水 / 泥火山 / メタン / 流水

研究概要

過去の火星において、磁場や大量の水が存在していたことが明らかになったことから、生命が誕生していた可能性が議論されている。本研究はここで重要となる火星における海と湿潤気候の有無について、「地下に海が存在した」という全く新しい仮説を提唱するとともに、火星固有の水循環の様式について検討しようとしており、さまざまな水循環を示唆する地形に着目してマッピングを行っている。
昨年度に引き続き、泥火山や円形の地形についての検討を行い、その結果は現在投稿論文としてまとめている。今年度はさらに、こうした考えに沿っているが、ごく近年になって新たに発見された地形（リカリング・スロープ・リニア）についての調査を行った。この際、昨年度までに確立した高精度の高度の解析手法がうまく適用できた。その結果、こうした地形形成のメカニズムとして、これまでに指摘されてきたような流水という形ではなく、乾燥と湿潤を繰り返すことによる風化層の形成が重要であるという結論に達した。
またこれと関連して、アウトフローチャネルやバレスマリネレス峡谷とリカリング・スロープ・リニアとの関連についても調べた。その結果、特に過去の複雑な水の関与を示唆する硫酸塩鉱物の堆積物と、現在も活動的でかつ水が関連していると考えられるリカリング・スロープ・リニアの分布が、空間的に関連して存在している場所があることがわかった。これは現時点で生命探査を行う上で最も有望な場所といえる。こうした発見は、現在NASAで検討している火星探査計画に対する機器提案への貢献と、着陸候補地点の提案という形でまとめることができた。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

本研究の大きな目的の一つは、現在の火星における液体の水の存在を明らかにしたうえで、この循環の可否を知り火星探査計画に反映することであった。本研究の過程で、新たに理科リング・スロープ・リニアと呼ばれる地形が液体の水に関連していることを明らかにでき、この研究で導かれた結論をベースにして、火星における生命の直接探査の機器開発の研究につなげることができた。その現状での集大成として、NASAの火星探査計画(Mars 2020 rover)へのプロポーザルという形でまとめることができた。これに関連し、同計画の着陸候補地点選定委員会にも翌年度に参加することとなった。このことから、研究年度の途中ではあるが、ひとつの大きな目的を既に達することができたと考えている。

今後の研究の推進方策

これまで続けている泥火山や流水地形に加え、リカリング・スロープ・リニアのマッピングを続けて行う。既にHebrus Vallisに関する仮説の検討は終了し、国際誌に掲載された論文となっているが、このアイディアを他のアウトフローチャネルもあわせて検討するという部分は、今後進めていく。
またこの作業に並行して、特にリカリング・スロープ・リニアの携帯に関する解析を行い、具体的にどのような形で水が関与しているか、数値モデルによる解析もあわせて検討を行う。

研究成果

• [雑誌論文] Impact cratering experiments in brittle targets with variable thickness: Implications for deep pit craters on Mars (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Michikami, A. Hagermann, H.Miyamoto, S. Miura, J. Haruyama, and P. S. Lykawka
  • 雑誌名: Planetary and Space Science
  • 査読あり
• [雑誌論文] MELOS Life Search Plan: Search for Microbes on the Mars Surface with Special Interest in Methane-oxidizing Bacteria (2013)
  • 著者名/発表者名: Akihiko Yamagishi, Yoshitaka Yoshimura, Hajime Honda, Atsuo Miyakawa, Takehiko Satoh, Gennya Ishigami, Junichi Haruyama, Kensei Kobayashi, Takeshi Naganuma, Sho Sasaki, Hideaki Miyamoto
  • 雑誌名: Proceeding of: International Symposium on Space Technology and Science 巻: 2013-k-13 ページ: 1-8
• [雑誌論文] Design Study of Mars EDL Demonstrator for MELOS Mission (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuhisa Fujita, Genya Ishigami, Naoko Ogawa, Akira Oyama, Kazuhiko Yamada, Takashi Kubota, Hirdy Miyamoto, Takehiko Satoh
  • 雑誌名: Proceeding of: International Symposium on Space Technology and Science 巻: 2013-k-13 ページ: 1
• [雑誌論文] ニュートンクレーター (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮本英昭
  • 雑誌名: 日本航空宇宙学会誌 巻: 61(12) ページ: 411
  • 査読あり
• [学会発表] Life Detection Microscope for in-situ Imaging of Living Cells on Mars (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamagishi, A., H. Demura, K. Fujita, H. Honda, E. Imai, H. Miyamoto, S. Ohno, T. Ozawa, S. Sasaki, T. Satoh, Y. Yoshikawa, T. Usui
  • 学会等名: 45th Lunar and Planetary Science Conference
  • 発表場所: 米国テキサス州ウッズランド
  • 年月日: 20140317-20140321
• [学会発表] On the Heterogeneities of Electro-magnetic Properties of Rocks (2014)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto, T., H. Miyamoto, T. Nishibori, T.Manabe, T. Ito, R. Katayama, J. Haruyama
  • 学会等名: 45th Lunar and Planetary Science Conference
  • 発表場所: 米国テキサス州ウッズランド
  • 年月日: 20140317-20140321
• [学会発表] Tidally disrupted small bodies may form grooves on Phobos (2014)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi, H. and H. Miyamoto
  • 学会等名: 45th Lunar and Planetary Science Conference
  • 発表場所: 米国テキサス州ウッズランド
  • 年月日: 20140317-20140321
• [学会発表] 火星着陸探査技術実証機検討の現状報告 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤田和央，石上玄也，尾川順子，竹内央，畠中龍太，高井元，鈴木俊之，山田和彦，松本秀一，近藤義典，杉山耕一朗，はしもとじょーじ，豊田裕之，中塚潤一，川崎繁男，佐藤毅彦，山岸明彦，宮本英昭，大山聖，久保田孝
  • 学会等名: 第14回宇宙科学シンポジウム
  • 発表場所: 相模原市
  • 年月日: 20140109-20140110
• [学会発表] 火星着陸生命探査計画MELOS1提案に向けた進捗状況 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤毅彦，久保田孝，藤田和央（JAXA），宮本英昭（東大），岡田達明，山岸明彦（東京薬科大），尾川順子，山田和彦， 畠中龍太，石上玄也（慶大），MELOSワーキンググループ
  • 学会等名: 第14回宇宙科学シンポジウム
  • 発表場所: 相模原市
  • 年月日: 20140109-20140110
• [学会発表] Overview of Japan's MELOS1 Mission: Mars Exploration for Life/Organism Search (2013)
  • 著者名/発表者名: Satoh, T., T. Kubota, K. Fujita, T. Okada, T. Iwata, T. Imamura, A. Oyama, N. Ogawa, K. Yamada, H. Miyamoto, A. Yamagishi, G. Komatsu, T. Usui et al.
  • 学会等名: International Astrobiology Workshop 2013
  • 発表場所: 相模原市
  • 年月日: 20131128-20131130
• [学会発表] 火星着陸生命探査計画 MELOS1 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤毅彦，久保田孝，藤田和央，岡田達明，岩田隆浩，今村剛，大山聖，尾川順子，山田和彦（JAXA）， 宮本英昭（東京大）, 山岸明彦（東京薬科大生命科学），小松吾郎（千葉工業大），臼井寛裕（東 工大理工），はしもとじょーじ（岡山大），出村裕英（会津大），千秋博紀（千葉工大），佐々木晶 （大阪大）石上玄也（慶応大）
  • 学会等名: 日本惑星科学会２０１３年秋季講演会
  • 発表場所: 石垣市
  • 年月日: 20131120-20131122
• [学会発表] MELOS 火星着陸探査システムの概念設計現状 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤田和央（JAXA），石上玄也（慶應大），尾川順子，畠中龍太，佐藤毅彦（JAXA），山岸明彦 （東京薬科大生命科学），宮本英昭（東大），鈴木俊之，山田和彦，松本秀一，豊田裕之，中塚 潤一，竹内央，大山聖，久保田孝（JAXA）
  • 学会等名: 日本惑星科学会２０１３年秋季講演会
  • 発表場所: 石垣市
  • 年月日: 20131120-20131122
• [学会発表] フォボスにみられるグルーブの形態的特徴と分布 (2013)
  • 著者名/発表者名: 菊地紘，宮本英昭
  • 学会等名: 日本惑星科学会２０１３年秋季講演会
  • 発表場所: 石垣市
  • 年月日: 20131120-20131122
• [学会発表] 月・小天体・火星の縦孔・地下空洞探査の科学目的 (2013)
  • 著者名/発表者名: 春山 純一，西堀 俊幸，西野真木,清水久芳，白尾元理， 佐伯和人，小松吾郎，小林憲正，山岸明彦，横堀伸 一，押上祥子，橋爪光，山本幸生，永松愛子，諸 田智克，宮本英昭，長谷中利昭，長谷部信行，今枝隆之介，道上達広，石原吉行，横田康弘，山本聡
  • 学会等名: 日本惑星科学会２０１３年秋季講演会
  • 発表場所: 石垣市
  • 年月日: 20131120-20131122
• [学会発表] MELOS 火星着陸探査システムの検討状況 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤田和央,石上玄也,尾川順子,畠中龍太,佐藤毅彦,山岸明彦,宮本英昭,鈴木俊之,山田和彦,松本秀一,豊田裕之,中塚潤一,竹内 央,大山 聖,永井大樹,久保田孝
  • 学会等名: 第46回月・惑星シンポジウム
  • 発表場所: 相模原市
  • 年月日: 20130805-20130807
• [学会発表] 火星着陸機・ローバー生命探査を主とする複合科学探査計画 MELOS (2013)
  • 著者名/発表者名: 岡田達明,臼井寛裕, 小松吾郎,MELOS 火星探査ワーキンググループ
  • 学会等名: 第46回月・惑星シンポジウム
  • 発表場所: 相模原市
  • 年月日: 20130805-20130807
• [学会発表] MELOS 火星ローバによる地中レーダー探査 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮本英昭,西堀俊幸,真鍋武嗣,伊藤琢博 ,松本岳大 ,片山雷太 ,春山純一
  • 学会等名: 第46回月・惑星シンポジウム
  • 発表場所: 相模原市
  • 年月日: 20130805-20130807
• [学会発表] Science and landing-site candidates of the MELOS 1 EDL demonstrator (2013)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Miyamoto, Takehiko Satoh , Takashi Kubota , Kazumasa Fujita, Takeshi Imamura, Tatsuaki Okada, Akihiko Yamagishi, Goro Komatsu, Yoshiaki Ishihara, George HASHIMOTO6 , Hirohide Demura7 , Hiroki Senshu8 , Takahiro Iwata, Sho Sasaki, Akira Oyama, Genya Ishigami, Naoko Ogawa, Kazuhiko Yamada, James M. Dohm
  • 学会等名: 日本地球惑星科学会2013年大会
  • 発表場所: 千葉県幕張市
  • 年月日: 20130519-20130524
• [学会発表] JAMP (Japan Astrobiology Mars Project): Search for Microbes on the Mars Surface with a Fluorescent Microscope (2013)
  • 著者名/発表者名: Akihiko Yamagishi1, Yoshitaka Yoshimura, Hajime Honda, Atsuo Miyakawa, Takehiko Satoh, Genya Ishigami, Junichi Haruyama, Kensei Kobayashi, Takeshi Naganuma, Hirohide Demura, Sho Sasaki, Hideaki Miyamoto
  • 学会等名: 日本地球惑星科学会2013年大会
  • 発表場所: 千葉県幕張市
  • 年月日: 20130519-20130524
• [学会発表] Amazonis and Elysium basins and Their Link, Marte Vallis (AME), Tharsis/Elysium Corridor, Mars (2013)
  • 著者名/発表者名: James Dohm, Shigenori Maruyama, Hideaki Miyamoto
  • 学会等名: 日本地球惑星科学会2013年大会
  • 発表場所: 千葉県幕張市
  • 年月日: 20130519-20130524
• [学会発表] Prime Habitable Environment of Mars: Argyre Impact Basin (2013)
  • 著者名/発表者名: James Dohm , Shigenori Maruyama, Hideaki Miyamoto, Ramy El Maarry, Richard Soare, Trent Hare
  • 学会等名: 日本地球惑星科学会2013年大会
  • 発表場所: 千葉県幕張市
  • 年月日: 20130519-20130524
• [学会発表] On the formational processes of Recurring Slope Lineae on Mars (2013)
  • 著者名/発表者名: Midori Oguma, Hideaki Miyamoto
  • 学会等名: 日本地球惑星科学会2013年大会
  • 発表場所: 千葉県幕張市
  • 年月日: 20130519-20130524
• [学会発表] HiRISE-based topographic analysis of pitted cones in the Acidalia Planitia on Mars (2013)
  • 著者名/発表者名: Ryodo Hemmi, Hideaki Miyamoto
  • 学会等名: 日本地球惑星科学会2013年大会
  • 発表場所: 千葉県幕張市
  • 年月日: 20130519-20130524
• [学会発表] Ancient Cratered Southern Highland Province, Mars (2013)
  • 著者名/発表者名: James Dohm , Shigenori Maruyama , Hideaki Miyamoto
  • 学会等名: 日本地球惑星科学会2013年大会
  • 発表場所: 千葉県幕張市
  • 年月日: 20130519-20130524
• [学会発表] Geological study on the formations of grooves on Phobos: Results of image analysis (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Kikuchi, Hideaki Miyamoto
  • 学会等名: 日本地球惑星科学会2013年大会
  • 発表場所: 千葉県幕張市
  • 年月日: 20130519-20130524
• [学会発表] Preliminary Trajectory Design of MELOS1 Considering Landing Site Candidates
  • 著者名/発表者名: Ogawa, N. K. Fujita, G. Ishigami, A. Oyama, K. Yamada, T. Kubota, H. Miyamoto, A. Yamagishi, T. Satoh
  • 学会等名: 23rd JAXA Workshop on Astrodynamics and Flight Mechanics
  • 発表場所: 相模原市
• [学会発表] Updates on the MELOS 1, Japanese Mars Exploration Mission
  • 著者名/発表者名: Hideaki Miyamoto, Takehiko Satoh, Takashi Kubota, Kazuhisa Fujita, Takeshi Imamura, Tatsuaki Okada, Akihiko Yamagishi, Goro Komatsu, Yoshiaki Ishihara, George Hashimoto, Hirohide Demura, Hiroki Senshu, Takahiro Iwata, Sho Sasaki, Akira Oyama, Genya Ishigami, Naoko Ogawa, Kazuhiko Yamada
  • 学会等名: 10th Annual Meeting of Asia Oceania Geosciences Society
  • 発表場所: オーストラリア・ブリスベン