土星の「デス・スター」の月には巨大で驚くほど若い海が隠されている可能性がある

惑星科学者にとって、土星の衛星の 1 つであるミマスは、その不気味なほどデス・スターに似ていることで最もよく知られています。 スターウォーズ。 ミマスが惑星を破壊する超兵器ではないことは間違いありませんが、その氷の殻の下に大量の液体の水が隠れているかどうかを確信を持って言える人は誰もいませんでした。 しかし、今日発表された新しい論文は、 自然、それは月ではありません。 それは海の世界です。 そして、この新しく発見された海は、すべての予想に反して、太陽系の時間スケールでは、ことわざにある新生児のように見えます。

50 年前、木星と土星の氷の衛星の中で海が渦を巻いているという概念に興味を持つ科学者はほとんどいませんでした。 海が凍らないようにするための熱を太陽から遠く離れた場所で手に入れるのは難しい。世界の地層が残した深層内部の暖かさから来るものでもない限り。 しかし、小さな月は、そのわずかな残り火をずっと前に失っているはずだと考えられていました。 しかし、過去数十年の間に、次々と宇宙船が真実を明らかにした。木星、土星、そしておそらく太陽系外縁部の他の惑星には、いくつかの海洋世界が存在するが、そのどれもがその創造時に氷を溶かす内部火災を必要としていない。

木星のエウロパや土星のエンケラドゥスなど、一部の衛星の海洋に関する状況は現在では鉄壁だが、ミマスを含む他の多くの衛星については依然として不透明なままである。 理論的には液体の水 すべき ミマスの氷の地殻の下を流れる：ミマスは土星の周りを楕円軌道で公転しており、そのため月は輪のある惑星に近づいたり遠ざかったりします。 この配置により、ミマスは定期的に土星の重力に支配されます。 原理的には、この圧搾により、氷が溶けて海洋が維持されるのに十分な内部摩擦と熱が発生します。

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しかし、ミマスは外面的には内海の兆候をまったく示していない。 クレーターで覆われたその表面は、下層の水の撹拌を受けていないように見え、他の氷の衛星の中に埋もれた海の存在を示唆する間欠泉や亀裂がない。 この矛盾は科学者を長年悩ませてきました。 今日の新しい研究は、パズルを解いたようです。

「これは素晴らしい論文です」とベルリン自由大学の惑星科学者フランク・ポストバーグ氏は言うが、彼はこの新しい研究には関与していない。 「ミマス氏は数年前から有力な候補者だったが、この論文がそれを的中させたと思う。」

ミマスの海を見つけるために、この研究の著者らは月の表面の詳細よりもその動きに重点を置き、その使命を終えるまで13年間にわたって土星系を調査したカッシーニ探査機のアーカイブデータを通じて、その軌道上の明らかなドリフトを発見した。研究者らによると、ミマスの漂流の一部は、月自体の層状ケーキ構造が、液体と水の海の上を滑り回る氷の殻を特徴としている場合にのみ説明できるという。

しかし、ミマスの地質学的に静かな外観はどうでしょうか? このような表面の停滞は、真の古代の海洋の上では不可能であるはずです。なぜなら、1億年ほどの時間は、下でかき混ぜる水が上にある氷の地殻を砕き、断片化するのに十分な時間だからです。 したがって、ミマスの海は比較的若々しいはずです。 月の高度に離心した軌道は、土星や近隣の衛星からの重力の引っ張りを弱める海がなければ数千万年以内にほぼ円形になるため、別の重要な手がかりも提供する。 これらの要因を総合すると、研究著者らは、ミマスの海は驚くほど新しく、2500万年から200万年前の間に形成されたものであると推定した。深海での騒乱が月の凍った表面を傷つけるにはあまりにも最近のことだ。

「これが与える影響は非常に大きいです」と、この新しい研究には関与していないオックスフォード大学の惑星科学者カーリー・ハウエットは言う。 1 つ目は、月の表面で判断すべきではないということです。天王星や海王星のいくつかの衛星など、一見不活性に見える他の氷の球体には、土星と同様に太陽系外縁にあり、ほとんど探査されていない惑星が海によって飾られている可能性があります。 2 番目の意味は、氷月の海は古代から永続するものである必要はない、ということです。 初期の一時的な海である可能性もあります。

ミマスに海があれば、太陽の暖かさを浴びなくても世界は生物学に適したものになり得るという革命的な考えを強化することになるだろう。 パリ天文台の天文学者で、今回の研究の筆頭著者であるヴァレリー・レイニー氏は、「おそらく、居住可能な環境にある場所のほとんどは、私たちが『ハビタブルゾーン』と呼ぶ地域には存在しないのかもしれない」と語る。

(潮汐力) があなたとともにありますように

その革新的なアイデアは、NASA のガリレオ探査機がエウロパ付近を飛行し、その月から発せられる強力な磁気信号を記録した 1990 年代半ばに具体化し始めました。 徹底的な消去法を経て、科学者らは信号の唯一の納得できる説明として、かなりの量の導電性流体の層、つまり塩分を含んだ液体と水の海を選び出した。 2000 年代半ばまでに、カッシーニがエンケラドゥスの南極から噴出する明らかな海水プルームを目撃し、サンプルを採取したとき、パラダイムシフトは明らかに目前に迫っていました。太陽系外縁部で科学者が観察したほとんどすべての場所に、海が潜んでいました。

ミマスはカッシーニの当然の次の標的だった。 エンケラドゥスと同様、楕円形の軌道を持っており、土星の重力場の深いところや浅いところをサーフィンしながら移動します。 したがって、ミマスの内臓が確実に圧迫されて、潮汐加熱として知られる大量の氷の融解エネルギーが発生していることは当然のことである。

しかし、エンケラドゥスとは異なり、ミマスには間欠泉だけでなく、ダイナミックで若々しい地表もありません。 「ミマスを見てみると、明らかに地質学的に死んでいますよね？」 ハウエット氏は言う。 クレーターで覆われており、最も注目に値するのはハーシェルという長さ 130 マイルの穴で、中央に突出した頂上があり、ゴツゴツとした月にデス・スターの美しさを与えています。 このような荒涼とした静的な特徴を、薄く、絶えず変化する氷の殻で覆われた潮汐加熱された海の存在と調和させるのは困難でした。

探査機が近いうちにミマスを訪れる計画はないため、偉大な故カッシーニのアーカイブデータは、この難題を解決する最良の機会となった。 そして、カッシーニの観測は興味深いものだった。 彼らは、エンケラドゥスと同様に、ミマスも勢いを失ったコマのように軸を中心にふらふらしていることを示しました。 エンケラドゥスがそうするのは、その氷の地殻がその下にあるより緩慢な海から切り離されているためです。 したがって、ミマス自身の震えも同じように起こるのではないかと考えられました。 しかし、この選択肢は他の選択肢と区別がつきませんでした。代わりに、ミマスは海を必要とせず、フットボールの形をした岩だらけの核によって不安定に保たれるかもしれません。

の 自然 論文の著者らは、これら 2 つの可能性の間で判断する方法を考案しました。カッシーニが記録したミマスの軌道ドリフトを調べることです。 土星からの引力に対するミマスの反応は、月の内部構造に応じてわずかに異なり、それが惑星の周りの軌道ドリフトに明確かつ微妙な変化をもたらします。 「それが海の上で滑る単なる氷の貝殻であろうと、 [scenario in which the] 衛星全体がぐらついています [because of an elongated rocky core]、軌道上の信号は異なります」とレイニー氏は言います。 研究者らは、カッシーニが土星系に滞在している間に、月の周回軌道が約10キロメートル移動したことを発見した。これは、厚さ20～30キロメートルの滑りやすい氷の殻の下にある、深さ不明の液体水の海のスロッシングと一致するペースだ。

永遠の大混乱

ミマスに海があるという発見は興味深いが、その海から推測される若者の存在が科学界に波紋を広げている。 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・ニモ氏は、「その示唆は非常に驚くべきことなので、ちょっと立ち止まる」と言うが、彼はこの新しい研究には関与していない。

土星の年齢は 45 億年であり、その輝く輪は同様に原始的なものであると長い間考えられていました。 しかし今日、ほとんどの天文学者は、これらの若く見えるサークレットがおそらく1億年を超えていない可能性が高く、おそらく多月破壊ダービーの残骸であることに同意しています。 これをミマスの海が 2,500 万年も前のものではないという推定と比較すると、陰謀はさらに深まります。 「それは 本当に 若いよ」とニモは言う。 それは、「太陽系の歴史の最後の0.1パーセントに、海の形成に特別な何かが起こった」ことを意味します。 でも何？

「実のところ、私たちは月齢を知りません」とレイニー氏は言う。 最近の研究が示唆しているように、おそらくミマスと他のいくつかの土星の衛星は、互いに衝突した古い衛星の破片から新たに作られた、ほとんど幼児である。 ミマスは海と同じくらい若いのかもしれません。

あるいは、ミマスはおよそ 1 億年前、土星の輪が合体した頃に形成された可能性があります。あるいは、おそらくミマスは土星そのものと同じくらい由緒あるものなのかもしれません。 いずれにせよ、それは、その楕円形の内臓を調理する軌道（隣接する衛星エンケラドゥスとテティスの重力によって部分的に形作られている）が、つい最近になって誕生したに違いないことを意味する。 ミマスはかなり古いものである可能性があり、伴衛星を含む現在の軌道構成は、土星系にとって真の、そして一時的な新参者である。

このような可能性は、基本的な洞察を強調します。太陽系の現在の秩序ある構造は、人間の計算では固定され不変であるように見えますが、その詳細の多くは不一致の縁でぐらつき、突然の全面的な変化の可能性が常に存在します。 レイニーにとって、土星系の秩序と混沌の間の奇妙なバランスは、このより大きな真実を象徴している。 「システムは、遠い過去から現在に至るまで、常に進化しています」と彼は言います。

ミマスに海洋が存在するかどうかについては、「今のところ、私は『可能性がある』、あるいはおそらく『可能性がある』と考えています」と、サウスウェスト研究所の惑星地球物理学者で、今回の新たな研究には関与していないアリッサ・ローデンは言う。 しかし、彼女自身の進行中の研究は、非常に若い海の存在を独自に裏付けていると彼女は指摘する。 彼女と同僚らはまた、今後1000万年以内に、ミマスの進行中の軌道進化による潮汐加熱の減少により、月はエンケラドスにさらに似てくるだろうと疑っている。氷の殻がいくらか厚くなり、地球規模の亀裂が生じ、そこから海洋噴水が宇宙に噴出するだろう。

「ミマスが私たちに伝えていることは、衛星の進化は単に無名への継続的な行進ではないということだと思います」とローデンは言う。 奇妙な天体の調和のおかげで、老いも若きも、「最も驚くべきものが、最も思いもよらない場所で見つかることがあります。」