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高知大学・岡山大学・長崎大学の共同研究グループは、火星表面に見られるデルタ地形を水槽実験で再現することに成功し、その形成条件を明らかにしました。

【写真を見る】【火星の海が消失したタイミングを特定】水槽実験でデルタ地形を再現し「32億年前の水環境の大転換」を解明

さらに、NASAの衛星探査画像を用いたデルタ地形の分布調査と年代測定を組み合わせることで、火星北半球に存在した広大な海が約32億年前に消失したことを実証しました。

この成果は、Nature Publishing Group が発行する科学誌「npj Space Exploration」に2026年10月1日付けで掲載されました。

謎として残り続けた「火星の海」の消失時期

現在の火星は平均気温-60℃という極寒の乾燥環境にあり、地表に液体の水は存在しません。しかしNASAの衛星探査や着陸探査によって、火星表面には多数の流水地形や、水の存在によって形成される鉱物が発見されてきました。

特に北部の低地には全球的に海岸線のような線状地形が確認されており、約38億年前には広大な海が存在したと考えられています。

一方で、海が消失したタイミングは長らく不明なままでした。推定されている海岸線地形の標高差が大きいことなどを理由に、広大な海は存在せず湖沼環境が点在していたとする説もあり、太古火星の水環境については統一的な見解が得られていませんでした。

そこで、高知大学理工学部の長谷川精准教授らの研究グループは、川が海に流れ込む場所にできる「デルタ地形」に着目しました。先行研究ではデルタ地形と扇状地地形が混同されて扱われていたうえ、デルタ地形の正確な年代を解析した研究がなく、広大な海がいつ存在しいつ消滅したのかは明らかにされていませんでした。

水槽実験で火星のデルタを再現　2種類の地形を特定

研究グループは長崎大学の実験水槽（マルジ5号）を用い、海水準変動を模擬した実験を行い、水位の下降・上昇に伴うデルタ地形の形態変化を詳細に調べました。

海退（海面の低下）を模擬した実験では、急速に水位が下降する際にチャネル（流路）の分岐が抑制され、海側へロブ（細長い堆積地形）が伸びていくことが確認されました。

特に実験途中で水位下降速度を急激に速めると、遅い速度で形成された扇形のデルタから細長いロブが伸展することが判明しました。

研究グループはこの地形を「ロブ伸長型デルタ」と命名しました。

一方、水位上昇時には段々地形をもつデルタが形成されました。これは、速い速度の水位上昇により堆積が起こらない場所が生じることで形成されるものであり、「ステップデルタ」と呼ぶことにしました。

NASAの火星衛星探査画像（CTX・MOLA）を用いて火星表面を観察すると、この2種類のデルタ地形に類似した地形が火星の複数地点で確認できました。

分布と年代が語る「海の存在と消失」

これに対し、水位上昇で形成されるステップデルタは海岸線から離れたクレーター内（閉鎖盆地）にのみ分布しており、その標高は海岸線よりはるかに高い場所にまで及んでいました。デルタを形成した川も、海とは反対の南方向を含む様々な方向へ流れていました。

さらに、クレーター解析に基づく年代測定を実施したところ、ロブ伸長型デルタは約38億年前から32億年前までの期間に形成されていたことが判明しました。

水位が変化しない条件で形成されるチャネル分流型デルタも同様の年代値を示しました。これらの年代は、先行研究が示す海岸線・津波堆積物・バレーネットワーク・アウトフローチャネルといった流水関連地形の形成年代とも整合的でした。

これらの結果から、約38億年前から約32億年前まで火星北半球に広大な海が存在し、約32億年前頃の大規模な海退によって海が消失したことが実証されました。火星の海は、これまで考えられていたよりも長い期間にわたって存在していたことになります。

海の消失後も続いた水環境　生命生息可能環境の持続を示唆

一方、ステップデルタの形成年代は約21億年前から1億年前と、ロブ伸長型デルタよりも明確に若い年代であることが分かりました。

これは、海が消失した後も局所的な湖沼環境が存在していたことを示しています。また、約32億年前から約21億年前までの期間は2種類のデルタ地形のいずれも形成されておらず、この時期は火星表層の水活動が停滞していた可能性が示されました。

約21億年前以降に出現した局所的な湖沼環境は、火山活動や隕石衝突によって山岳氷河や地下氷（永久凍土）の融解が引き起こされ、その融解水がクレーター盆地内に流れ込んだことで、短期的な湖環境が発生したためと考えられています。

この発見は、約38億年前頃の太古火星に存在した生命生息可能環境（ハビタブル環境）が、約32億年前の海の消失以降も持続していた可能性を示しています。

太古火星における生命存在可能環境の持続性を考えるうえで、非常に重要な成果といえます。

火星の環境進化史と生命存在可能環境の持続性に関する理解を大きく前進

この研究を主導した高知大学の長谷川精准教授をはじめ、岡⼭⼤学環境⽣命⾃然科学研究科博⼠前期課程（研究当時）の鬼頭蓮氏、岡山大学学術研究院先鋭研究領域（惑星物質研究所）のルジ・トリシット准教授、長崎大学の武藤鉄司名誉教授、イタリア・ダヌンツィオ大学の小松吾郎准教授らによる今回の研究は、デルタ地形の形成条件を再現可能な長崎大学の3次元実験水槽による再現実験と、衛星画像を用いた広域分布調査・年代測定を組み合わせた点に独自性があります。

火星の海が約32億年前に消失したというタイミングの特定、そして約21億年前以降にも局所的な水環境が繰り返し出現していたという発見は、火星の環境進化史と生命存在可能環境の持続性に関する理解を大きく前進させると期待されています。