冥王星の凍った心臓の中には海が隠れているかもしれない

心境の変化についてお話しましょう。冥王星の「心臓」の一部を形成する氷原、スプートニク平原は、40億年前に形成されて以来、劇的に変化してきました。

ネイチャー誌に掲載された2つの新しい論文によると、スプートニク平原は元の位置から約745マイル南東に移動した。「地球で同じ方向転換をするのは、地球が冥王星より大きいとすれば、北アメリカと南アメリカを入れ替えるようなものだ」とアリゾナ大学の博士課程の学生で、論文の1つの主執筆者であるジェームズ・キーン氏は言う。

さらに、この平原の位置が劇的に変化したことは、冥王星の氷の表面の下にかつて液体の海があり、現在もそれが存在している可能性があるという説を裏付けている。

重力タグ

科学者たちは、スプートニク平原の下にある幅600マイルの盆地は、約40億年前の大規模な衝突によって形成されたと考えている。その後の数千年の間に、盆地の底は何マイルにもわたる凍った窒素、メタン、一酸化炭素に埋もれ、盆地は広大な氷原に変わった。

キーン氏のチームと別の研究グループは、この盆地が冥王星の特別な場所、つまり冥王星の赤道近く、常に衛星カロンに面する側にあることに気づいた。チームはこの位置が偶然ではないと考えている。スプートニク平原が特に重い地形であれば、何百万年、何十億年もかけて重力によってこの領域に引き寄せられた可能性がある。

球体が回転すると、運動量によって重い部分が球体の最も速く回転する赤道領域に押しやられる傾向がある。そのため、平原の質量が大きい場合、平原は冥王星の赤道方向に引っ張られている可能性がある。

しかし、ここで働いている力はそれだけではない。スプートニク平原は冥王星の潮汐軸、つまり冥王星の中心とカロンの中心を結ぶ仮想の線にかなり近い位置にある。カロンの重力がここで冥王星の表面を引っ張っており、移動中に平原を少しずつ動かすのに役立った可能性がある。

研究者たちは、この広大な盆地は現在の位置で生まれたのではなく、時が経つにつれてこの矮小惑星の氷の殻全体を引っ張りながら移動してきたと考えている。このプロセスは、過去にはエウロパ、エンケラドゥス、火星、月など他の天体でも起こったと考えられている。

氷に刻まれた

冥王星全体の氷の亀裂は、スプートニク平原が長距離移動を経験したという仮説を裏付けている。また、冥王星の凍った地殻の下に液体の海があったことを示唆しており、それが地殻全体を新しい場所に滑り込ませるのに役立った可能性がある。

冥王星の亀裂は、この矮星の地殻が膨張していることを示しており、それを説明する最も簡単な方法は地下の海だ、とキーン氏は言う。海水が泡立ち冥王星の表面に上がってくると、トレイの中の氷のように凍って膨張し、断層を残すことになる。

通常、定期的な凍結と膨張によって生じる断層線は、ランダムな方向に向いている。しかし冥王星では、断層のほとんどがスプートニク平原という 1 つの場所を指しているようだ。これらの断層線と研究者によるコンピューター モデルを組み合わせると、平原の位置が時間の経過とともに劇的に変化し、元の位置から南東に最大 60 度移動していることが分かる。

誰のせいですか?

スプートニク平原が新たな場所に引き寄せられたのは、冥王星の表面で特に重い部分だった場合のみだ。しかし通常、このような盆地は空洞になっているため、周囲の領域よりも質量が小さくなる。

キーン氏のチームは、数百万年または数十億年かけて堆積した盆地の厚い氷の層と、盆地を形成した衝突による噴出物が組み合わさって、スプートニク平原が移動できるほど重くなった可能性があると示唆した。

しかし、カリフォルニア大学サンタクルーズ校の惑星科学者フランシス・ニモ氏が率いる2番目の研究チームは、内部の海の存在の方がより可能性の高い説明だと考えている。

「地下の海がなければ、正の重力異常には信じられないほど厚い窒素層が必要になる」と彼のチームは論文に書いている。

ニモ氏は電子メールで、盆地を形成した衝突によって表面の氷が大量に除去されたと説明した。その重量をすべて除去すると、海面下の海の上向きの力が下向きの重量よりも強くなり、海が少し押し上げられることになる。この海の隆起が、スプートニク平原を新たな場所まで流すのに十分な重量を加えた可能性がある。

まだ動いている

スプートニク平原は現在、冥王星の潮汐軸から約250マイル離れた場所にあり、現在も同じ方向に移動している可能性がある。

キーン氏は、もし氷が平原にまだ蓄積しているのであれば、それは氷がまだ重量を加えており、スプートニク平原を潮汐軸の方へ押し続けていることを意味する、と語る。

そして興味深いことに、ニモ氏は、この平原の現在の位置は、冥王星の表面下に液体の海が今も残っている証拠かもしれないと述べている。

「もし海が完全に再凍結すれば、余分な質量の源が一つなくなるので、スプートニク平原は進路を逆転し、赤道から遠ざかることになる」と彼は言う。「今は赤道にかなり近いので、（たとえ移動したとしても）それほど遠くには移動していないはずなので、おそらく今はそこに海があるのではないかと思う」

冥王星に地下海があるとしても、科学者たちはそれがどのようにして液体のままでいられるほどの暖かさを保っているのか確信が持てない。冥王星の核付近の氷を溶かしたはずの放射熱はずっと前に燃え尽きているはずであり、カロンの重力による変形は核を温めるには不十分だ。

これらの謎を調査するために宇宙船を送ることができれば素晴らしいことですが、それは今後 10 年ほどで実現する可能性は低いでしょう。

しかしキーンは、昨年この準惑星の近くを飛行し、つい最近データを地球に送り終えたばかりのニューホライズンズ探査機の中に答えがあるかもしれないと期待している。冥王星の断層のより良い画像ができれば、断層の年齢やスプートニク平原がどれだけ移動したかなど、より多くの情報が得られるかもしれない。また、ニューホライズンズの他のデータは、冥王星の現在の気候や、揮発性物質がどのように循環し、氷として堆積しているかについて貴重な情報を提供してくれるかもしれない。

「まだ検討すべきことはたくさんあります」とキーン氏は言う。「データは今後何十年も人々の関心を引くことになるでしょう。」