太陽系の端にあるこの奇妙な準惑星には新たな起源の物語がある

カイパーベルトは、海王星の軌道をはるかに超えて広がるドーナツ型の氷の天体の環で、太陽系で最も奇妙な天体のいくつかが存在します。この氷の領域内には、太陽系の初期から残された数兆個の彗星、小惑星、天体の残骸があり、その中には冥王星、エリス、マケマケなど、すでに多くの人類に馴染みのあるものもあります。

しかし、最も興味深い奇妙なものの一つは、準惑星ハウメアです。

ハウメアは発見されてからまだ20年も経っていないが、地球上の望遠鏡では遠すぎるため正確な測定が難しく、この準惑星に関する情報は乏しい。しかし、ハウメアについてわかっていることは、それが極めて奇妙で重要な存在であることを示唆している。空気を抜いたフットボールのような形をしたこの惑星は、同じサイズのどの惑星よりも速く自転しており、わずか4時間で自転している。2つの衛星があることに加え、ハウメアには極めてかすかな環系があり、ほぼ完全に結晶化した水氷で覆われているため、かつて生命が存在したかどうかを調査するのに最適な候補となっている。

「宇宙生物学の観点から見ると、私たちが住んでいる地球上でも、生命がどのように始まったのかまだわかっていないことがたくさんあります」とメリーランド州グリーンベルトにあるNASAゴダード宇宙飛行センターの科学者ジェシカ・ノビエロ氏は言う。「そもそも生命を創るのに必要な要素が何なのかをまだ正確に解明しようとしているところですが、最も重要な要素の1つが水であることはわかっています。」

[関連: NASA の小惑星衝突の初試みは完璧な結果だった]

研究者たちがハウメアについてもっと知りたいと思うもう一つの理由は、ハウメアが、互いに似た軌道を描いているように見える、水を豊富に含む12個の「兄弟」天体の中で最大の天体だからだ。今のところ、ハウメアはカイパーベルトで唯一の「家族」系だが、ノビエロ氏のような科学者は、このエリアの最大の謎の1つは、その興味深い構成を含め、このユニークな系がどのようにして形成されたかだと述べている。

惑星の起源と進化についてより鮮明な図をつなぎ合わせるために、ノビエッロ氏と研究チームはコンピューターシミュレーションを使用して過去数十億年の歴史をモデル化し、「赤ちゃんハウメア」がどのような条件で現在の成熟した姿に至ったのかを調べた。

研究者たちは、ハウメアの推定サイズ、質量、自転速度をモデルに代入することで、このシミュレーションを使用して惑星を分解し、ゼロから構築して、その発達を助けた多くの化学的および物理的プロセスを調査することができました。これら 3 つの側面をすべて把握すると、研究者たちは、一定であるという仮定のもと、歴史を通じて物体の角運動量 (回転し続ける能力) を計算しました。さまざまな変数と小さな変更を盛り込んだ数十のシミュレーションを実行して、各変数が進化にどのように影響するかをテストした後、研究者たちは正しい方向にあると思われるいくつかの結果にたどり着きました。

「有力な説の一つは、これらの家族が大きな衝突で弾き飛ばされたというものです」とアリゾナ州立大学の地球宇宙探査教授スティーブン・デッシュ氏は言う。ハウメアの破片が他の天体との不器用な出会いによってぶつかったとしたら、破片の数は相当多くなり、その多くは軌道が異なっているはずだ。しかし、そうではないとデッシュ氏は指摘する。代わりに、彼らのモデルは、惑星がまだ形成されていたときにハウメアが他の天体と衝突したが、当時飛び散った破片は、他の研究者が示唆したように、今日のハウメア家族で見られるものとは異なっていると仮定している。

その代わりに、この家族はずっと後になって、惑星の密な岩石構造が中心に定着して核となり、より密度の低い氷が外層に上昇したときに現れた。「大量の水が核に浸透して岩石と反応し、密度の高い岩石を密度の低い粘土に変えることで、核が膨張します」とデッシュ氏は言う。実際、ハウメアの外側の質量の一部がはじき飛ばされ、それらの破片が科学者が今日研究しているハウメアの家族を形成した。

[関連: 太陽系の外には何が隠れているのか?]

彼らのモデルは、ハウメアの氷の量と惑星の体積についても予測することができた。IcyDwarf と呼ばれる別のコードの助けを借りて、研究者たちは、ハウメアはかつてその内部に約 2 億 5000 万年の間液体の海を維持できるほど暖かかったという結論にまで達した。その海はその後凍ってしまったが、ノビエッロ氏は、他の惑星の起源がどのようなものであったかを知ることは、人類が将来さらに多くの氷と海の世界を発見するのに役立つだけでも、非常に貴重だと述べている。

「太陽系における海洋惑星の多様性と生命の存在の可能性を知ることは、私たちがすべてを文脈の中に位置づけ、将来あらゆる種類の生物学的特徴を検出するためのより広範な観測に最適なターゲットに焦点を当てるのに役立ちます」と彼女は言います。「火星では水を追うのが常ですが、太陽系外惑星でも同じです。」

訂正（2022年10月20日） ：ハウメアが自転する時間の長さを訂正するために、このストーリーが更新されました。ジェシカ・ノヴィエロの名前の参照の1つに以前スペルミスがありました。この誤りをお詫び申し上げます。