太古の火星で生命材料分子の原料が届く場所を可視化ー水蒸気と雨がホルムアルデヒドの供給を左右ー

2026-09-30 東京科学大学

東京科学大学・東北大学などの国際研究グループは、約38~36億年前の温暖で湿潤だった太古の火星で、生命材料分子の原料となるホルムアルデヒドが、どこにどの程度供給されたかを全球規模で可視化した。大気中の化学反応を計算する光化学モデルと、気温・水蒸気・雲・降水などを再現する全球気候モデルを組み合わせ、火星表面へのホルムアルデヒド供給量を推定した。その結果、供給量には約100倍の地域差があり、水蒸気と降水が多い地域ほど供給量が大きかった。特にタルシスやエリシウムなどの山岳周辺では全球平均の約10倍に達した。湿潤地域に隣接する盆地では、ホルムアルデヒドが水によって運ばれ、蒸発によって濃縮されて糖などの有機物が形成された可能性がある。これらの地域は、太古の火星で化学進化が起きた可能性を検証する将来の探査候補地として注目される。

太古の火星で生命材料分子の原料が届く場所を可視化ー水蒸気と雨がホルムアルデヒドの供給を左右ー
図1. 太古火星における大気ホルムアルデヒドの地表供給量分布

<関連情報>

温暖な初期火星における大気中のホルムアルデヒド沈着の地球規模分布と水蒸気との相関関係 Global Distribution of Atmospheric Formaldehyde Deposition Correlated with Water Vapor on a Warm Early Mars

Shungo Koyama, Arihiro Kamada, Naoki Terada, Yoshihiro Furukawa, Tatsuya Yoshida, Yuki Nakamura, Takeshi Kuroda, Ann Carine Vandaele and Shohei Aoki
The Planetary Science Journal  Published: 2026 September 30
DOI:10.3847/PSJ/ae9942

Abstract

On early Mars, transient warm periods during the late Noachian and early Hesperian were likely triggered by episodic inputs of reducing greenhouse gases, such as H2. In such a weakly reducing atmosphere, formaldehyde (H2CO), a precursor for the abiotic formation of sugars via the formose reaction, can be effectively produced. While this pathway is a candidate source for Martian organic matter, previous 1D photochemical modeling could not predict the spatial distribution of organic synthesis. In this study, we developed a lookup table of H2CO production based on key atmospheric variables using a photochemical model and coupled it with a global climate model. We calculated the global distribution of the atmospheric deposition fluxes of H2CO under a 2 bar CO2 atmosphere containing 6% H2 with obliquity of 40°. Our results reveal a strong positive correlation between atmospheric H2CO deposition and H2O vapor abundance, driven by both the enhanced photochemical production of H2CO through H2O photolysis and the efficient scavenging by precipitation in humid regions. Significant atmospheric deposition of H2CO is observed over water bodies, including the northern ocean. Furthermore, atmospheric deposition hotspots emerge around topographic highs, such as the Tharsis and Elysium mons, due to orographic precipitation. We suggest that basins adjacent to persistently humid regions, which likely experienced H2CO accumulation and subsequent organic synthesis, could be potential landing sites for future missions to investigate ancient chemical evolution and whether it led to the origin of life.

1702地球物理及び地球化学
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