冥王星の氷の火山はかつて「不凍溶岩」を噴出していた可能性がある

冥王星の表面にある謎のゴツゴツした領域は、かつて大量の氷を噴出させた火山噴火の現場だった。NASA のニューホライズンズ宇宙船が撮影した素晴らしい画像により、この冷たい火山活動が明らかになった。

科学者らは、エベレスト山とほぼ同じ高さのドームを含む険しい地形の地形と化学組成を分析した。彼らは、この地域がごく最近に氷火山活動を複数回経験したと結論付けた。この発見は、冥王星の内部がこれまで考えられていたよりも暖かいか、熱を保持するのに優れている可能性があることを示していると、研究者らは3月29日のネイチャー・コミュニケーションズ誌に報告した。

「冥王星と（その衛星）カロン、そして太陽系の外縁部にあるこれらの天体は、冷たく死んだものではないということが大きなポイントです」と、アリゾナ州立大学テンピ校の惑星科学者で天体物理学者のスティーブン・デッシュ氏は語る。同氏は今回の研究には関わっていない。「地質学的には活動的で、興味深いことをたくさん行っています」

地球上でよく知られている火山は、溶けた岩石を噴出する。遠く離れた極寒の世界でも、氷が地殻内で加熱され、解けて地表の亀裂から流れ出るという同様の現象が起きるとデッシュ氏は言う。

氷火山活動（別名、氷火山活動）は、カロン、木星の衛星エウロパ、海王星の衛星トリトン、準惑星ケレスなどの天体で発生すると考えられている。コロラド州ボルダーのサウスウエスト研究所の惑星科学者で、今回の新報告書の共著者であるケルシ・シンガー氏は、泥水が冷たい表面に噴出して固まると、山のように積もったり、地面にあふれて平原を形成したりする可能性があると述べている。

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シンガー氏と共同研究者は、冥王星のスプートニク平原氷床の南西の地域がかつて氷火山活動の温床（または冷床）であったのではないかと考えていた。現在、その地域は巨大なドームに覆われ、その上に小さな隆起が敷き詰められ、荒れた「起伏のある」地形になっているとシンガー氏は言う。

「塊の上に塊があり、その上にさらに小さなテクスチャがあります」と彼女は言います。「私たちが目にするどのスケールでも滑らかではありません。」

ニューホライズンズが2015年に冥王星を通過した際に撮影した写真に写っている凸凹した地形は、およそ300×600キロの範囲に広がっている。しかし、暗闇に包まれた火山活動の兆候がさらに多くあるかもしれないとシンガー氏は言う。

奇妙な丘が氷火山活動の証拠であるかどうかを調べるため、研究者らはさまざまな角度から撮影した画像を使用してその地域の地形図を作成した。これにより、ドームの形状と大きさを詳細に推定することができた。ドームのうち最大のものは高さ約7キロメートル（4.3マイル）に達し、体積はハワイのマウナロアと同程度であった。

研究チームは、この地域にはさまざまな噴出孔からの丘が点在し、そのうちのいくつかは時を経て融合していることに気づいた。さらに、研究者らは、古い地形に「重ねて印刷」されたように見える隆起を特定し、複数の火山活動があったことを示唆している。表面に衝突クレーターが残っていないことから、シンガー氏と同僚らは、氷火山活動の多くは（地質学的に言えば）ごく最近、おそらく過去 1 億年から 2 億年以内に起こったと結論付けた。

「現在も継続している可能性は否定できません」と彼女は言い、地球上の火山は噴火の合間に何年も休火山になることがある点を指摘する。「今後も噴火が起こる可能性があります」

ニューホライズンズは接近飛行中に、地形の化学組成に関するデータも収集した。研究者らは、氷火山丘は主に水の氷でできており、少量の凍った窒素やその他の化合物が混ざっていると判定した。シンガー氏によると、氷の種類によって融点やその他の特性が異なり、それが構造の形成に影響を与えた可能性があるという。

シンガー氏と共同研究者は、コンピューターモデルを使って、氷火山活動がどのようにしてドームを作ったかをシミュレートした。そのプロセスは、地球上の多くの噴火のように爆発的ではなかったと思われる。むしろ、枕状溶岩と呼ばれる球根状の構造がゆっくりと浸透しながら形成されていく様子に似ていたかもしれないが、「規模は巨大だ」とシンガー氏は言う。

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冥王星は太陽の暖かさから遠く離れ、カイパーベルトとして知られる海王星の軌道の外側の氷の物体の輪の中にあり、平均表面温度は華氏マイナス387度である。この極寒の温度で動き続けるために、冥王星の氷火山から噴出した「溶岩」には不凍液のような働きをする塩が含まれていた可能性が高い。それでも、その物質はおそらくスムージーのような質感か、氷河のように流れるほぼ固体の氷だっただろう。「私たちはそれを、完全に流動的ではない、歯磨き粉や粘土のような流れとして想像しています」とシンガーは言う。

デッシュ氏は、この新しい論文は冥王星の氷火山活動を「かなり強力に裏付ける」ものだと語る。また、この発見は冥王星の内部が液体の水が存在するのに十分なほど暖かいという可能性を裏付けるものでもある。科学者たちは、氷の殻と岩石の核が接する地表から60マイル以上下に海があるのではないかと推測している。しかし、シンガー氏と彼女のチームが観測した氷火山活動に水を供給すべく、冥王星には浅い深さに水や部分的に溶けた泥の「小さな暖かい場所」もあるかもしれないと彼女は言う。

「これが氷火山活動として立証されれば、基本的に地下に液体が存在するという証拠が固まります。この10～20年、モデルは地下に液体が存在する可能性を示唆してきました」とデッシュ氏は言う。「冥王星に地下に液体があるなら、カイパーベルト天体の多くにも地下に液体がある可能性が高いので、非常に広範囲にわたる影響があります。」