火星コア上部の部分溶融層が形成される仕組みを解明 (How does the partially molten layer form above Mars’s core?)

2026-09-18 フランス国立科学研究センター(CNRS)

火星の核の直上に存在すると考えられている部分溶融層の形成機構について、フランス国立科学研究センター(CNRS)、フランス国立自然史博物館、ソルボンヌ大学の研究チームが実験的な説明を示した。NASAのInSight探査機が取得した地震データからは、火星の岩石マントルと金属核の境界付近に部分溶融した岩石層の存在が示唆されていたが、その形成・維持機構は不明だった。研究チームは火星マントルを模した岩石を合成し、最大18~19 GPa(約18万~19万気圧)の高圧・高温条件で実験。深さ約1,550 kmでは、従来考えられていたより約100℃低い温度で溶融が始まり、鉄に富む液体が生成することを確認した。この液体は周囲の固体マントルより密度が高いため、深部へ沈降して1,550~1,750 kmの領域を移動し、最終的に核の上部へ蓄積する。溶融が継続することで液体が均一な連続層を形成し、長期間維持されると考えられる。

<関連情報>

火星の核・マントル境界における長寿命マグマ層に関する実験的制約 Experimental constraints on a long-lived magma layer at the Martian core–mantle boundary

Rémy Pierru, Steeve Gréaux, Serena Dominijanni, Lianjie Man, Yoshio Kono, Sho Kakizawa, Yuji Higo, James Badro, Daniel J. Frost & Daniele Antonangeli
Nature Geoscience  Published:18 September 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41561-026-02104-z

火星コア上部の部分溶融層が形成される仕組みを解明 (How does the partially molten layer form above Mars’s core?)

Abstract

Geophysical observations from the InSight mission suggest anomalously low seismic velocities near the Martian core–mantle boundary, possibly indicating a molten silicate layer. Such a layer would have major implications for the thermal and chemical evolution of Mars, but its origin remains poorly constrained because experimental data on iron-rich Martian melts at deep-mantle conditions remain scarce. Here we use in situ ultrasonic interferometry combined with X-ray imaging and diffraction to determine the melting phase relations, ultrasonic response and chemical compositions of co-existing melts and solids under conditions relevant to the Martian core–mantle boundary. Our experiments constrain a Martian mantle solidus about 100 K lower than previous estimates. We show that incipient melting rapidly weakens the elastic response, reducing wave speeds and modifying the ultrasonic signal character. Melts generated slightly above the solidus at 18–19 GPa, equivalent to a depth of approximately 1,550 km, are strongly enriched in iron (Fe# of 0.5) and reach densities comparable to or greater than surrounding solids, implying neutral to negative buoyancy. The combination of high melt density and low wetting angles favours the formation of an interconnected dense melt layer near the core–mantle boundary from a moderately FeO-rich Martian mantle without necessarily requiring overturn of an extremely Fe-enriched primordial reservoir and remains compatible with proposed thermal models.

1702地球物理及び地球化学
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