太陽系の最小かつ最内惑星である水星が、従来の想定を上回る速さで収縮していることが最新の研究で判明した。表面の荒々しい地形がこれまで縮みの痕跡を隠していたとされ、実際の収縮率は従来予想から10〜30パーセントほど増加する可能性があるという。
水星の収縮率が従来の想定を超える理由
研究チームがこの結論に達した背景には、水星特有の激しい表面環境がある。クレーターの衝突によって絶えず破片が飛び散り、地形が削り直されてきた結果、荒涼とした表面が収縮の皺を覆い隠していた。研究グループは、断層などの地質学的収縮の痕跡を示す地図と、表面の粗さを表す新しい地図を比較し、最も起伏の激しい領域で収縮の皺が少なく見える現象を発見した。埋もれていた皺の分を考慮にいれることで、研究者らは水星の収縮史を新たに描き出し、その全貌へと迫っている。
水星は、45億年前の形成以来、内部の冷却に伴い収縮し続けている。この小さな惑星に対して過剰に大きい熱い鉄の核が、マントルや地殻とともに冷却・収縮し、表面を締め付けている。この過程で、表面には「shortening structures」と呼ばれる丘や隆起のような皺が現れる。
学術誌『Geophysical Research Letters』に木曜日に掲載された研究によると、ドイツ航空宇宙センター（German Aerospace Center）宇宙研究研究所の科学者らは、水星の直径が最大23キロメートル（14マイル）減少した可能性があると報告した。これは、直径がわずか約4,900キロメートル（3,000マイル）の惑星にとって大きな数値である。以前には、水星は約11キロメートル収縮したと考えられていたが、今回の分析ではその数値が大幅に上回ることが示唆された。
本研究の筆頭著者であり、北海道大学に所属するGaku Nishiyama氏は、今回の結果について「水星の進化の現実に近づいていると感じる」とメールで述べ、「非常にエキサイトしている」と心境を明かした。
また、この研究に直接関与していないセントルイス・ワシントン大学の惑星科学者Paul Byrne氏は、「著者らは、数十億年にわたる衝突爆撃による表面の粗さの影響という、遠方から水星の地質学的履歴を解明するための新たな視点を提示した」と評価している。Byrne氏は、今回の結果が維持されれば、「まだ直接訪問できない惑星の調査において、さらなる一歩を踏み出したことになる」と付け加えた。
探査機ベピ・コロンボによる次なる検証
水星は太陽に非常に近いため、地球からの観測が困難であり、これまで軌道に入った探査機は1機のみであった。1970年代のNASAの「マリナー10号（Mariner 10）」が唯一の訪問者であり、その後2010年代にはNASAの「メッセンジャー（Messenger）」による測定が行われた。今回の研究チームはメッセンジャーのデータに基づき推定を行っているが、既存の表面データが不完全である可能性があるため、実際の収縮量は推定値よりもさらに大きい可能性があると指摘している。
こうした状況の中、欧州と日本の共同探査機「ベピ・コロンボ（BepiColombo）」が水星への接近を続けている。この連結された探査機は、巡航プラットフォームを切り離して前進しており、11月に水星軌道に投入された後、分離して詳細な調査を行う予定である。
このミッションに参加しているGaku Nishiyama氏は、ベピ・コロンボに搭載されたレーザー計器によって、内部冷却の結果として水星がどの程度萎縮しているかが確認されるはずであると述べている。
惑星進化の解明と他天体への波及効果
水星の履歴を辿ることは、惑星の内部で何が起きているかをより深く理解することにつながる。Nishiyama氏によれば、表面の遮蔽領域を考慮した今回の新たな知見は、水星だけでなく、他の収縮する天体の解明にも光を当てる可能性があるという。