プロキシマ・ビー・メイ・ハーバーの爆発的な氷火山と居住可能な地下海

NASAとワシントン大学の天文学者らは、冷たい海洋惑星である可能性のある17の惑星について、総内部加熱速度と可能性のある地下海洋までの深さを推定した。これらの惑星は、氷の表面や大量の水と一致する表面温度や密度を持つ低質量系外惑星である。コンテンツ。 私たちの太陽系外縁部の氷の衛星と同様に、これらの惑星は、氷の表面の下に居住可能な環境を抱える宇宙生物学的に重要な世界である可能性があります。

海洋惑星は、かなりの液体の水層を持つ低密度の地球型系外惑星のクラスとして提案されています。

それらは、氷がない状態、部分的に氷で覆われている状態、表面が完全に凍っている状態など、さまざまな気候状態で存在します。

NASAゴダード研究員のリンエ・クイック博士は、「われわれの分析では、これら17の異星世界の表面は氷で覆われている可能性があるが、放射性元素の崩壊による内部加熱と主星からの潮汐力を十分に受けて内部海洋を維持していると予測している」と述べた。宇宙飛行センター。

「惑星が経験する内部加熱の量のおかげで、私たちの研究のすべての惑星は、間欠泉のようなプルームの形で極氷火山噴火を示す可能性もあります。」

クイック博士らは、確認された17個の系外惑星の状況を検討した。これらの惑星はほぼ地球サイズだが密度は低く、密度の高い岩石の代わりにかなりの量の氷と水が存在する可能性があることが示唆された。

これらの惑星の正確な組成は依然として不明であるが、これまでの研究による表面温度の初期推定値はすべて、それらが地球よりもはるかに低いことを示しており、それらの表面が氷で覆われている可能性があることを示唆している。

著者らは、エウロパとエンケラドゥスの既知の表面の明るさとその他の特性をモデルとして使用して再計算することにより、各系外惑星の表面温度の推定値を改善しました。

彼らはまた、各系外惑星の軌道の形状を利用して潮汐から発生する熱を取得し、それを放射性活動から予想される熱に加えることで、これらの系外惑星の総内部加熱を推定した。

海洋は内部から加熱されながら表面で冷却および凍結するため、表面温度と総加熱量の推定値から各系外惑星の氷の層の厚さがわかりました。

最後に、彼らはこれらの数値をエウロパのものと比較し、系外惑星の間欠泉活動を推定するための保守的なベースラインとしてエウロパの間欠泉活動の推定レベルを使用しました。

彼らは、地表温度が以前の推定値よりも最大で摂氏 33 度 (華氏 60 度) 低いと予測しています。

惑星系 LHS 1140 のアーティストの印象。画像クレジット: Sci.News。

推定された氷殻の厚さは、プロキシマ b の約 58 m (190 フィート)、LHS 1140b の 1.6 km (1 マイル) から、MOA-2007-BLG-192Lb の 38.6 km (24 マイル) までの範囲でした。これに対し、エウロパの推定平均は 29 km でした。 （18マイル）。

間欠泉の推定活動量は、ケプラー 441b では毎秒わずか 8 kg でしたが、エウロパでは毎秒 2,000 kg だったのに対し、LHS 1140b では毎秒 290,000 kg、プロキシマ b では毎秒 600 万 kg になりました。

「私たちのモデルは、海洋がプロキシマ b と LHS 1140b の表面の比較的近くに見つかる可能性があり、間欠泉の活動速度がエウロパの数百倍から数千倍を超える可能性があると予測しているため、望遠鏡はこれらの惑星の地質活動を検出できる可能性が最も高くなります。 」とクイック博士は言いました。

「この活動は、系外惑星がその星の前を通過するときに見られる可能性があります。 星の光の特定の色は、間欠泉からの水蒸気によって薄暗くなったり、遮られたりする可能性があります。」

「散発的に水蒸気が検出され、検出される水蒸気の量が時間とともに変化する場合、極氷火山噴火の存在が示唆されるでしょう。」

「水には他の元素や化合物が含まれている可能性があり、生命を維持できるかどうかが明らかになる可能性があります。」

「元素や化合物は特定の特徴的な色の光を吸収するため、星の光の分析により、科学者は間欠泉の組成を決定し、系外惑星の居住可能性の可能性を評価できるようになります。」

この研究結果に関する論文が雑誌に掲載されました。 天体物理ジャーナル。

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リンネ・C・クイック 他。 2023年。冷たい海洋惑星の極氷火山活動の見通し。 APJ 956、29; 2: 10.3847/1538-4357/ace9b6