高さ50フィートの氷の突起により、エウロパへの着陸は困難になるかもしれない

新たな研究によると、木星の衛星エウロパの赤道帯は5階建てのビルほどの高さの氷の刃で覆われている可能性があり、宇宙船の着陸を困難にする可能性があるという。

エウロパは地球の月とほぼ同じ大きさで、厚さ 10 ～ 15 マイルの硬い氷の表面を持っています。科学者たちは、この凍った殻の下に 100 マイルの深さに達する塩水の海が隠れていると考えています。地球上の水があるところならどこにでも生命が存在するため、この隠れた海は地球外生命の探索の有望なターゲットとなる可能性があります。

地殻の下を覗くには、人類は宇宙船をエウロパに送り、ほとんど未知の外部に着陸する危険を冒さなければならない。NASAのガリレオ探査機を含む過去のミッションでは、凍ったエウロパの表面が亀裂だらけで尾根や溝があることがわかったが、これらの地形の間の氷がどの程度滑らかか、あるいは凸凹しているかを明らかにするのに十分な詳細な画像がなかった。

将来の宇宙探査機がエウロパで遭遇するかもしれないものを知る手がかりの 1 つは、地球の極寒で乾燥した気候です。たとえば、チリのアタカマ砂漠の高地では、明るく持続的な日光と冷たく乾燥した静止した空気があり、太陽光線によって氷や雪が昇華し、溶けることなく水蒸気になります。その結果、高さ約 16 フィートにもなる「ペニテンテス」と呼ばれる巨大な刃のような構造物が残り、正午の太陽の方向を向いています (ペニテンテスは、悔悛のためにひざまずく会衆に似ていることからその名が付けられました)。

最近の調査では、冥王星にも凍ったメタンでできたペニテンテスの存在を示唆する痕跡が発見された。「太陽系の他の場所にも、こうしたギザギザした地形が存在するかもしれないと想像し始めるのは時間の問題だった」と、カリフォルニア州モフェットフィールドにあるNASAエイムズ研究センターの天体物理学者で惑星科学者で、研究の共著者であるオルカン・ウムルハン氏は述べた。ウムルハン氏と同僚らは、本日ネイチャー・ジオサイエンス誌に研究結果を発表した。

ペニテンテがエウロパからも突き出ているかどうかを調べるため、科学者たちはエウロパの表面における水の氷の昇華率を計算した。彼らはこれを、隕石の衝突や木星からエウロパに吹き付けられた帯電粒子の衝撃など、氷の衛星の表面を侵食する可能性のある他の事象と比較した。

研究者らは、昇華はエウロパの表面を荒くするが、他のメカニズムは表面を滑らかにすると結論付けた。エウロパの赤道帯では、昇華が主な侵食プロセスであり、エウロパ表面の平均年齢である5000万年の間に、高さ約50フィート、幅23フィートのペニテンテを彫刻するのに十分な強さであることが判明した。このようなペニテンテは、エウロパの赤道付近で見られるレーダーおよび熱の異常を説明できるかもしれないと科学者らは付け加えた。

「未知の惑星の表面が、これまで観測されたことのない規模でどのようになっているかを想像するのに、厳密な科学がいかに役立つかを見るのはいつも楽しい」と、この研究には参加していないテキサス大学オースティン校の惑星科学者シリル・グリマ氏は語った。

巨大なペニテンテのギザギザした領域は、NASA のエウロパ着陸機コンセプト、つまり 4 本足の静止プラットフォームなど、エウロパに着陸するあらゆる宇宙ミッションにとって危険となる可能性があるとグリマ氏は述べた。科学者が将来エウロパの赤道緯度に探査機を着陸させたい場合、ペニテンテの位置を特定するための偵察が鍵となる。「今後打ち上げられるエウロパ クリッパーのペイロードは、そのような探知に最適です」と同氏は指摘した。

将来の探査ミッションでペニテンテがまったく見つからない可能性もある。研究者らが地球でのペニテンテ形成に使用したコンピューターモデルは、地球と違って大気がなく、氷に塩分や硫黄化合物が通常含まれているエウロパには当てはまらないかもしれないと、カリフォルニア州パサデナにあるNASAジェット推進研究所の宇宙生物学者で惑星科学者のケビン・ハンド氏は述べた。同氏は今回の研究には参加していない。

「この問題を研究した結果、最良の方法は研究室でエウロパを作ることだと結論付けました」とハンド氏は付け加えた。「今のところ、私たちのチームは研究室でエウロパと同等の条件下でペニテンテが形成されるのをまだ見ていません。エウロパに奇妙な構造があることは確かですが、それは地球上でペニテンテが形成されるのと同じ物理法則によって形成されたものではありません。」

エウロパは、科学者がペニテンテや同様の奇妙な構造物を発見する最後の場所ではないかもしれない。「昇華によって形成された地形は、太陽系の氷の天体の間でかなり広範囲に広がっている可能性があることが明らかになりつつあります」とウムルハン氏は言う。「アタカマ砂漠に行ってこれらを見ると、まるで別世界のように感じられますが、今、それが本当にそうであることが分かりました。」