極寒の冥王星の地下に海が存在できる謎を世界で初めて解明
メタンハイドレート包まれた内部海(理学研究院 地球惑星科学部門 宇宙惑星科学分野 鎌田俊一准教授)

理学研究院 地球惑星科学部門 宇宙惑星科学分野 鎌田 俊一 准教授

今回の研究成果のポイント

  • 地下に存在する海(内部海)がなぜ凍らないのかなど,冥王星にまつわる3つの謎を同時に解明。
  • メタンハイドレートが内部海を包むように存在することで,冥王星は特徴的な姿に進化。
  • 宇宙にはこれまで考えられてきたより多くの海が存在することを示唆。

概要

北海道大学大学院理学研究院の鎌田俊一准教授,カリフォルニア大学サンタクルーズ校のフランシス・ニモ教授,東京工業大学地球生命研究所の関根康人教授らの研究グループは,冥王星に関する3つの謎を数値シミュレーションによって同時に解明しました。

冥王星は,太陽系の最果てに存在する地表温度がマイナス220℃の極寒の氷天体です。NASAの探査機が2015年に初めて冥王星を訪れ,分厚い氷の下に海(内部海)が存在すること,赤道域に窒素氷河で覆われた白い巨大盆地が存在すること,窒素の大気が存在することといった驚きの姿を明らかにしました。しかし,なぜこのような特徴的な姿をしているのか,特に,極寒の冥王星で内部海がなぜ凍結せず暖かいままなのかはNASAの探査でも解明されていない難問でした。

冥王星の「白いハート」の特徴。 (左)色彩を強調したカラー画像を元に作成(NASA/JHUAPL/SwRI)。白いハートは赤道付近に存在する。(右)地形データを元に作成。ハートの左半分は巨大な盆地である。

今回,研究グループは冥王星の内部海とそれを覆う分厚い氷の間にメタンハイドレートが存在すると,メタンハイドレートが効率的な断熱材として機能して内部の熱を逃がさず,その結果,表面は極寒でも内部海は凍結しないことを明らかにしました。さらに,このメタンハイドレートの存在から,巨大な盆地が赤道に存在できることや,冥王星が窒素の大気を持つという,冥王星の特徴的な姿を同時に説明できることもわかりました。

本研究で提唱する冥王星の内部構造。氷地殻と内部海の間にガスハイドレート層が存在する。

本研究成果は,宇宙における液体の水の存在を考える上で重要です。特に,内部海は地球外生命の存在可能性を考える上で重要ですが,これまで内部海に関する議論は巨大ガス惑星を周回する氷衛星に限られてきました。しかし,今回の発見は冥王星のような衛星ではない多くの氷天体であっても,実は内部海を持つものが広く存在できることを示すものであり,地球外生命の存在可能性をさらに広げるものです。

なお,本研究成果は2019年5月21日(火)公開のNature Geoscience誌の速報(AOP)電子版に掲載されました。

 

詳細はプレスリリース、または理学研究院>研究ニュースをご覧ください。

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