エウロパ・クリッパーは木星の衛星が生命を育むことができるかどうかを調べる2つのミッションのうちの1つである。

この記事はもともと The Conversation に掲載されました。

2024年10月14日、NASAは木星の衛星に向けてエウロパ・クリッパーというロボット宇宙船を打ち上げた。クリッパーは2030年に氷に覆われた木星の衛星エウロパに到達し、数年かけてエウロパの居住可能性に関する貴重なデータを収集し、地球に送信する予定だ。

クリッパーは、木星とその衛星に対する研究者の関心を浮き彫りにする唯一のミッションではない。

2023年4月13日、欧州宇宙機関は木星行きの宇宙船を積んだロケットを打ち上げた。木星氷衛星探査機（JUICE）は、2031年に到着後、少なくとも3年間は木星の衛星で過ごすことになる。

私は太陽系の固体惑星と衛星の構造と進化を研究する惑星科学者です。

私と私の同僚が、エウロパ・クリッパーとJUICEが2030年代に地球に送り返すであろうデータを得るのを楽しみにしている理由は数多くある。しかし、おそらく最も興味深い情報は水に関するものであろう。木星の衛星のうち3つ、エウロパ、ガニメデ、カリストには、生命を育むことができる液体の水の巨大な地下海がある。

イオ、エウロパ、ガニメデ、カリストに会いましょう

木星には数十の衛星があります。そのうちの 4 つは特に惑星科学者の関心を集めています。

イオ、エウロパ、ガニメデ、カリストは、地球の月と同様に、比較的大きく、球状の複雑な世界です。NASA のこれまでの 2 つのミッションでは、木星系を周回する宇宙船が送られ、これらの衛星に関するデータが収集されました。ガリレオ ミッションは 1995 年から 2003 年まで木星を周回し、4 つの大きな衛星すべてで地質学的発見をもたらしました。ジュノー ミッションは現在も木星を周回しており、科学者に木星の構成、構造、宇宙環境に関する前例のない情報を提供しています。

これらのミッションとその他の観測により、4つの惑星のうち最も母惑星に近いイオでは、溶岩湖、火山の噴火、地殻変動によって形成された山々など、地質活動が活発であることが明らかになった。しかし、大量の水が存在するわけではない。

対照的に、エウロパ、ガニメデ、カリストは氷の地形をしています。エウロパの表面は、氷のワンダーランドで、プレートテクトニクスや火山の氷の類似物を含む可能性のある、若いが複雑な歴史を持っています。太陽系全体で最大の衛星であるガニメデは、水星よりも大きく、液体金属の核から内部に生成される独自の磁場を持っています。カリストは他の衛星に比べてやや不活発に見えますが、エウロパとイオの若い表面ではもうアクセスできない古代の過去の貴重なタイムカプセルとしての役割を果たしています。

最も興味深いのは、エウロパ、ガニメデ、カリストには、地下に液体の水の海が存在する可能性がほぼ確実だということです。

海の世界

エウロパ、ガニメデ、カリストの表面は氷点下数百度と非常に冷たい。この温度では、氷は固い岩石のように振る舞う。

しかし、地球と同じように、これらの衛星の地下深くに行けば行くほど、温度は高くなります。十分に深く行くと、最終的には氷が溶けて水になる温度に達します。各衛星の地下どのくらい深くでこの変化が起こるかは、科学者が JUICE とエウロパ クリッパーで解決したいと考えている議論の主題です。正確な深さはまだ不明ですが、科学者はこれらの海が存在すると確信しています。

これらの海の存在を示す最も確かな証拠は、木星の磁場です。塩水は電気を通します。そのため、これらの衛星が木星の磁場を通過すると、二次的な小さな磁場が生成され、研究者に地下海の存在を知らせます。この技術を使用して、惑星科学者は 3 つの衛星に地下海があることを実証することができました。そして、これらの海は小さくありません。エウロパの海だけで、地球のすべての海を合わせた量の 2 倍以上の水がある可能性があります。

次の明白で興味深い疑問は、これらの海が地球外生命を支えられるかどうかだ。液体の水は居住可能な世界を構成する重要な要素だが、生命にとって唯一の要件からは程遠い。生命が繁栄するには、水に加えてエネルギーと特定の化合物も必要だ。これらの海は何マイルにも及ぶ固い氷の下に隠されているため、日光と光合成は不可能だ。しかし、他の資源が必要な成分を提供できる可能性はある。

たとえば、エウロパでは、液体の水の海が岩石の内部を覆っています。その岩石の海底は海底火山を通じてエネルギーと化学物質を供給し、エウロパの海を居住可能な場所にする可能性があります。しかし、エウロパの海が不毛で住みにくい場所である可能性もあり、科学者はこれらの疑問に答えるためにさらに多くのデータを必要としています。

ESAとNASAの今後のミッション

エウロパ クリッパーと JUICE は、木星の衛星の居住可能性に関する画期的な情報を科学者に提供するために計画されている。両ミッションとも複数の衛星に関するデータを収集するが、JUICE はガニメデの周回と集中観測に時間を費やし、エウロパ クリッパーはエウロパに数十回接近飛行する。

両宇宙船は、海洋調査用に特別に作られた一連の科学機器を搭載する。搭載されたレーダーにより、エウロパ クリッパーと JUICE は衛星の固体氷の外層を調査することができる。レーダーは氷の中にある小さな液体の水の塊を発見できる可能性がある。また、ガニメデやカリストよりも薄い外氷層を持つエウロパの場合、より広い海洋を検出できると期待されている。

両方のミッションには磁力計も搭載されます。これらのツールにより、科学者は導電性の海と木星の磁場の相互作用によって生成される二次磁場を詳細に研究する機会が得られ、研究者に海の塩分濃度や体積に関する手がかりがもたらされることが期待されます。

科学者たちはまた、両宇宙船の軌道の微妙な動きを追跡することで、衛星の重力の小さな変化を観測する予定だ。これは、エウロパの海底に、海洋が生命を支えるために必要なエネルギーと化学物質を供給する火山があるかどうかを判断するのに役立つかもしれない。

最後に、両探査機は多数のカメラと光センサーを搭載し、衛星の氷の表面の地質と構成に関する前例のない画像を提供します。

いつか宇宙船がエウロパ、ガニメデ、カリストの何マイルにも及ぶ固い氷を掘削し、海を直接探査できるようになるかもしれません。それまでは、エウロパ クリッパーや JUICE などの宇宙船による観測が、科学者にとってこれらの海の世界について学ぶための最善の策です。

1609 年にガリレオがこれらの衛星を発見したとき、それらは他の惑星を直接周回する最初の天体として知られていました。これらの衛星の発見は、地球、そして人類が宇宙の中心にあるという理論に最後の釘を打ち込むものでした。これらの世界には、さらに驚くべきサプライズが待ち受けているのかもしれません。

この記事は、2023 年 4 月 10 日に最初に公開され、Europa Clipper の打ち上げに関する詳細を追加して更新されました。

開示: マイケル・ソリは NASA から資金提供を受けています。