土星の衛星エンケラドゥスの謎の縞模様には新たな起源の物語があるかもしれない

2005年に土星の衛星エンケラドゥスの近くを通過したカッシーニ宇宙船のカメラは、異星世界の特に目を引く特徴を垣間見た。それはトラの縞模様だ。エウロパの氷の殻の亀裂がランダムな角度で表面を横切っているのに対し、エンケラドゥスの表面には、南極を横切って平行に走る5つの壮大な亀裂があり、それぞれの長さは約80マイルに及んでいる。

物理学者のチームが、この縞模様の起源を解明したと示唆している。月曜日にネイチャー・アストロノミー誌に発表された研究結果によると、手に負えない海が宇宙に突如現れ、雪となって降り注ぎ、それが棚氷に重なり、一握りの比較的均一な亀裂を作ったという。この理論は、月から水が軌道上に漏れ出す仕組みにも影響を及ぼし、カッシーニは軌道上で水を味わい、その液体には私たちが知る生命を支えるのに必要な化学成分のほとんどが含まれていることを突き止めることができた。

「宇宙生物学者に愛されているエンケラドゥスの地下の海を採取し研究できたのは、こうした亀裂のおかげである。そのため、亀裂を形成し維持している力を理解することが重要だと考えた」と、カーネギー研究所の物理学者で論文の共著者でもあるダグラス・ヘミングウェイ氏はプレスリリースで述べた。

これは、縞模様がなぜ極で発生し、なぜ並んで走っているのかを説明する、これまでの研究に基づいたすっきりした物語だが、一部の地質学者は、あまりにも多くの奇跡を要求しているのではないかと疑問を抱いている。「一致させるには、あまりにも多くの仮定が必要です」と、この研究には関わっていないカリフォルニア大学ロサンゼルス校の惑星科学者アン・イン氏は言う。「3つか4つの完璧な[シナリオ]が揃わなければならないようなものです」

物語は、氷の殻の下で波打つ海から始まります。遠い昔、エンケラドゥスが冷えると、海水の層が凍って膨張しました。地殻によって水中に閉じ込められたこの膨張によって海は圧力を受け、冷凍庫に長時間放置されたガラス瓶のように、何かが壊れる必要がありました。

土星の重力は、軌道を回るエンケラドゥスを時々圧迫し、その作用で土星の両極の地殻が薄くなった。圧力が高まるにつれ、最初に崩れたのは南極だったとヘミングウェイ氏らは主張している。氷の地殻が引き裂かれ、その下の海が露出し、現在バグダッドとして知られる長いクレバスが世界最南端を真っ直ぐに貫いた。

これまでの研究で、土星の重力によって生じる月の海洋潮汐が、亀裂を繰り返し引き裂いては再びくっつけることで、亀裂が凍らないようにしていると示唆されている。「実際には水を流し出してまた送り込んでいるのです」とヘミングウェイ氏は言う。これにより水がかき混ぜられ、亀裂が温かく保たれるのだ。宇宙の真空に永遠にさらされているため、大量の水が絶えず空に染み出し、カッシーニが潜ったときのような噴煙を生み出している。

氷の塊がバグダッドの亀裂の両側に降り注いだ。氷の塊は時間とともに積み重なり、それぞれの氷床の重みで割れ、両側約20マイルのところにカイロとダマスカス（縞模様の名前は、中東とインドの民話を集めた『千夜一夜物語』に登場する地名に由来）ができた。イン氏はこの状況を、子供を細い飛び込み台の先端に乗せて、飛び込み台が曲がるまで餌を与え続けるようなものだと例える。

その後、このプロセスが進行し、アレクサンドリアの亀裂と、地下の海に届かないほど浅いもう 1 つの部分的な亀裂 (非公式のニックネーム「E」) が生まれました。ヘミングウェイと彼の同僚は、各亀裂から十分な海水が噴出され、十分な氷が降り注いで次の亀裂ペアができるまで、10 万年から 100 万年かかったと推定しています。しかし、極から遠ざかるにつれて氷が厚くなりすぎるため、これ以上のクレバスは形成されないはずです。

しかし、地質学者の中には、この新理論がエンケラドゥスの歴史を本当に説明しているかどうか懐疑的な者もいる。「個人的にはその可能性は非常に低いと思う」とイン氏は言う。同氏は、地球全体の海が一様に溶けて凍ったという仮説は非現実的だと考えている。というのも、エンケラドゥスの北半球にある絵に描いたようなクレーターには、地球全体の温暖化や寒冷化による過去のトラウマの痕跡がほとんど見られないからだ。

その代わりに、彼は、月の内部からの熱の爆発が、高さ半マイルの台地の一部を液化し、フライパンの中のチーズのように溶かしたと示唆している。この氷の崩落が横に流れ落ち、月の凍った殻にしわを押し上げ、それが今も目に見えるようになった。これらのしわはその後、その場で凍りつき、氷の崩落による水平方向の圧力が高まり、5本のトラ縞模様がすべて同時に裂けただろうと彼は言う。インと彼の同僚は、より少ない仮定でより多くの特徴を説明できるという彼らの理論を、2015年と2016年の2つの論文で詳しく説明した。

イェン氏は、新たな海洋決壊説との競争を歓迎している。同氏は、この説が不可能ではないと認めている。なぜなら、この説は検証可能な予測を可能としているからだ。蒸発した水の噴煙は、何十万年もかけて棚氷を圧迫しながら、氷の層を何層も重ねてきたはずで、縞模様はこれらの層を露出させたはずだ。ヘミングウェイの裂け目も、断層全体に沿って海水が露出した深い切れ込みがあるはずだが、イェンの亀裂は海水が露出し、特定の地点でのみ噴煙を噴出しているはずだ。現在の画像技術ではこの2つのケースを区別することはできないが、エンケラドゥスの将来の探査により、トラ縞の起源ははるかに明らかになるだろう。カッシーニの同窓生は、氷の世界に戻るための後続ミッション「エンケラドゥス生命探査機」を提案しているが、まだ資金は得られていない。

「遠い将来、もし宇宙船や着陸船が軌道上にあれば、内部についてより詳細な理解が得られ、いくつかのアイデアをテストすることができるようになるだろう」とヘミングウェイ氏は言う。