火星の地質学的歴史

火星は太陽系が誕生した後の間にかなり成長した。[8]

また、約45億年前に、地球よりもやや早く誕生したと考えられている[9]。

先ノアキス代、先ノアキア代（英: Pre-Noachian）は、約45億年前の惑星の降着と分化から、ヘラス平原の形成までの間隔を表す[10]。火星に豊富な水をもたらす前の初期の気候だと考えられている。しかし、この時代の地質学的記録のほとんどは、その後の侵食及び後期重爆撃期や火山作用によってなくなっている[6]。

• 火星は、先ノアキア代の最初の4億年間で大量の水を宇宙空間への流出で失った[11]。
• アルギュレ平原やイシディス盆地はこの時代に形成されたと考えられている[12]。
• 多くの隕石が衝突した時代で、多くのクレーターが作られた[12]。
• 火星は約45億年前から地磁気が存在していたとされる[13]。当時の火星の磁場は現在の地球とほぼ同じ磁力だったとされる[14]。火星の地磁気は、約42億年前まで存在していたとされる[15][16]。ただし、約39億年前に火星の地磁気は消失したという説もある[13]。

ノアキス代の火星の想像図

ノアキス代[12][17][18]、ノアキア代（英: Noachian）は41億年前から37億年前まで続いた。この時代に火星の最も古い現存する表面が形成された。ノアキス代の表面は、多くの大きなクレーターによって傷が付いている。この時代には、液体の水の存在を示す鉱物学的・地形学的証拠がある[17][19][20]。

また、この時代は、地球と同じように温暖で[21][22]、その表面は海に覆われていた[23]。この時代の火星は、40億年前に形成されたと考えられる海「アラビア（Arabia）」に覆われていたとされる[24]。約40億年前の火星には深さ1600m以上の海があり、火星の表面のかなりの部分を覆っていた[25]。

40億年前の火星は、地球と同程度の約0.5気圧以上[26][27]の厚い大気に覆われていたと考えられている[28][29]。

その当時、地面は赤くなく黒かった。また、水が豊富に存在し、大河や海があり、生物が生息できるような環境だった[30]。南半球には大きな湖や川があり[31][32]、北半球の低地には海があったと考えられている[33][34]。

この時代、小惑星や隕石などが頻繁に衝突した[18]。それに伴い大きな衝突クレーターが形成された[18]。大きな衝突クレーターの密度は非常に高く、100万km²あたり直径5kmを超えるクレーターが約400個以上ある[12]。ノアキス代の大規模なクレーターのほとんどは磨耗した外観で、縁が非常に侵食され、内部が堆積物で満たされていたと考えられている[35]。ノアキス代のクレーターが劣化した状態は、数億年後のヘスペリア代のクレーターのほぼ自然のままの外観と比較して、侵食率がその後の期間よりもノアキス代で高かった（約1000 - 100,000倍[36]）ことを示している[35]。

ノアキス代の地形は、たくさんの古いクレーターや火山の噴出物で構成されている。現在でもノアキス代の地層は火星表面の45%をカバーしている[37]。それらは主に惑星の南部の高地にあるが、北部の広い地域にも存在している[38][39]。

ノアキス代は、侵食や谷の形成、火山活動、表面の岩の風化などにより、豊富な層状ケイ酸塩（粘土鉱物）が生成された。そのため、この時代は、現在よりも暖かく湿潤だったと考えられている。

地表を流れる水により、谷が刻まれた[18]。谷を流れる水は、クレーターの低い部分とクレーター間の窪みに溜まり、大きな湖を形成した。南部の高地では200を超えるノアキスの湖床が確認されており、地球上のバイカル湖やカスピ海とほぼ同じ大きさのものもある。

また、ノアキス代は火山活動が活発な時期であり、そのほとんどがタルシス台地に集中していた。タルシス台地の大部分は、ノアキス代の末期に形成されたと考えられている[40]。また、これらの火山では硫黄を含む高温の水蒸気をともなう活動が起こっていたと考えられている[41]。その活動により、火星の岩石は条件に応じてさまざまに変化していたと考えられている[41]。

また、ノアキス代は、前期ノアキス代、中期ノアキス代、後期ノアキス代の3つの年代層序時代に分けられる[42]。

ヘスペリア代[12][44]（英: Hesperian）は約37億年前から30億年前まで続いた火星史の中間および移行期である。この時代は、激しく広範囲にわたる火山活動や壊滅的な洪水の発生率が低下した時代である。

この時代にオリンポス山が形成され始めたと考えられている[45]。

当時の火星は雪ではなく雨が降るほどには温暖だったものの、氷河が成長できるほどには水蒸気量が多くない「温暖だが半乾燥」で、現在の地球でいう「ステップ気候」のような気候だった[46]。この時代、水が高緯度と低緯度で循環し、地球の氷期と間氷期のような定期的な変化が起きていたと考えられている[19]。

この時代の火星は、36億年前ごろに形成されたと考えられる海「デウテロニルス（Deuteronilus）」という海洋に覆われていた[24]。この時代の火星は深さ137メートルの液体層に覆われ、その表面積は北半球の約半分に及んでいた[47]。約35億年前には、火星の表面の3分の1以上が巨大な海に覆われていたとされ[48]、場所によっては水深が1.5km以上あったとされる[49]。これらの大洋は、大西洋よりも大きかったが、時の経過とともに宇宙に蒸発した[49]。当時の水質はpHは6.9～7.3の中性で、塩分は地球の海水の3分の1程度、そしてミネラルを豊富に含んだ水であった[50]。そのため、地球型の生命を寄せ付けないものではなく、生存に適したものだったと考えられている[50]。

火星の主要な構造的特徴の多くは、この時に形成された。巨大なタルシスバルジの重さが地殻に圧力をかけ、西半球全体に伸展骨折（窩）と圧縮変形機能（しわの尾根）の広大なネットワークを形成した。これらのストレスの結果としてヘスペリア代にはマリネリス峡谷などが形成された。

ヘスペリア代は前期ヘスペリア代と後期ヘスペリア代の2つの年代層序時代に分けられる。

アマゾニア代[53]、アマゾネス代[12]、アマゾン代[54]（英: Amazonian）は約30億年前から現在まで続く寒く乾燥した時代である。この時代では、溶岩流、氷河・周氷河活動、および液体水の少量の放出が続いた。名称は、アマゾニス平原に由来している。

アマゾニア代は、火星の最も新しい地質時代であるため、地層累重の法則を通して比較的よく理解されている。この時代の主な特徴として、クレーターの希少性が挙げられる[55]。アマゾニア代の特徴であるクレーターの少なさは、古い時代とは異なり、細かいスケール(<100 m)の表面の特徴が保持されていることを意味している[55]。良質な保存状態によりアマゾニア代の地質学的プロセス、火山活動[56][57][58]、テクトニクス[59][60]、クレーターの詳細な研究が可能になった[61][62][63]。

この時代の大気は火星の磁場消失に伴う大規模な大気流出のため[26][64]、現在と同じ0.006気圧しかない[26]。そのため、地球のように温暖な気候を維持できなくなった。ただし、この時代、何度か温暖化がおき、一時的に温暖な環境になった[65]。

火山活動と利用できる水の減少に伴い、最も顕著な表面風化プロセスは、大気に富んだ過酸化物による鉄に富む岩石のゆっくりとした酸化がおき、惑星に現在の地表の大部分を占める色を与える赤い酸化鉄が生成された。

アマゾニア代は前期アマゾニア代、中期アマゾニア代、後期アマゾニア代の3つの年代層序時代に分けられる[12]。

数十億年前の火星は地球と同じように温暖で、その表面は海に覆われていた。しかし、火星は地球より小さく、引力も地球の4割ほどしかなかったため[71]、現在ではすっかり干上がり、砂漠の惑星となった。

• 太陽から降り注ぐ紫外線によって大気圏の上層部にある水分が、水素と水酸ラジカルに分解され、気化したガスが流出することで、少なくとも80%もの水が失われたと考えられている[72]。そのため、現存する水はもとあった水の量のたった13%である。
• かつての海の水は、今は火星の地下で氷となっているか、あるいは水蒸気になって少しずつ宇宙空間へ逃げたと考えられている。
• 現在の火星は、表面が赤鉄鉱などの鉄の酸化物に覆われているため赤く見える[41]。
• 現在の火星は、火山活動はなく、オリンポス山などの火山はみな活動を停止したと考えられている[12]。

• 火星の歴史
• 火星
• 火星の水 (火星)

火星
探査	Roscosmos マルス計画 フォボス計画 NASA マリナー計画 バイキング計画 マーズ・グローバル・サーベイヤー マーズ・パスファインダー 2001マーズ・オデッセイ マーズ・エクスプロレーション・ローバー（スピリット - オポチュニティ） マーズ・リコネッサンス・オービター フェニックス マーズ・サイエンス・ラボラトリー MAVEN ESA マーズ・エクスプレス エクソマーズ CNSA 天問 JAXA のぞみ ISRO マーズ・オービター・ミッション 全般 火星探査機
地理	一覧 運河一覧 古典的なアルベド地形の一覧 地形一覧 地質図幅の一覧 カオス地形 アラム・カオス イアニ・カオス アトランティス・カオス ギャラクシアス・カオス ヒドラオテス・カオス イステル・カオス クレーター グセフ（ボンネビル） イーグル エンデバー エンデュランス エレバス ビクトリア ゲール サンタマリア ベーア メドラー エアリー（エアリー0） ハーシェル ジェゼロ 谷 マリネリス峡谷（ノクティス迷路 - メラス谷 - カンドル谷） カセイ峡谷 アルシア谷 平原 メリディアニ平原 ヘラス平原 アウストラレ高原 アキダリア平原 アマゾニス平原 アルカディア平原 エリシウム平原 ユートピア平原 山 オリンポス山 アルボル・トロス アルバ・パテラ エリシウム山 タルシス タルシス三山（アスクレウス山 - アルシア山 - パヴォニス山） ビブリス・パテラ アイオリス山 大シルチス コロンビア・ヒルズ その他 火星の運河 火星の人面岩
衛星	フォボス ダイモス
太陽面通過	火星の 木星 土星 天王星 海王星 冥王星 火星における 水星 金星 地球 フォボス ダイモス
小惑星	火星横断小惑星 火星のトロヤ群（エウレカ - 1998 VF31 - 1999 UJ7 - 2007 NS2）
歴史	火星の歴史（曖昧さ回避ページ） 火星の地質学的歴史 火星の観測史
その他	2003年火星大接近 火星の計時 火星日 ダリアン暦 火星の天文学 火星隕石（アラン・ヒルズ84001） 火星の生命 火星上の水 火星人 火星の植民 テラフォーミング マーズ・ダイレクト スターシップ マーズワン 火星の旗 火星協会 火星を扱った作品一覧
カテゴリ コモンズ ポータル:天文学 プロジェクト:天体