人類の存在の大部分において、地球は海に覆われた唯一の既知の世界であり、他の宇宙の島とは一見異なっていました。

しかし 1979 年、NASA の XNUMX 機のボイジャー宇宙船が木星付近を飛行しました。 その衛星エウロパは凍った領域であり、溝や亀裂で装飾されており、その表面の下に何かダイナミックなものがあるかもしれないことを示唆しています。

「ボイジャーの後、人々はエウロパが奇妙で海があるのではないかと疑った」と述べた。 フランシス・ニモ、カリフォルニア大学サンタクルーズ校の惑星科学者。

その後、1996 年に NASA のガリレオ宇宙船がエウロパを通過し、内部から発生する奇妙な磁場を検出しました。 「私たちはそれが何なのか理解できませんでした」と述べた マーガレット・キベルソン、カリフォルニア大学ロサンゼルス校の宇宙物理学者で、宇宙船の磁力計を担当していました。 最終的に、彼女と彼女のチームは、月の中にある導電性の流体が木星の巨大な磁場に反応してけいれんしていることに気づきました。 「意味があったのは、氷の表面の下に溶けた液体の殻があるかどうかだけだった」とキベルソン氏は語った。

2004 年、NASA のカッシーニ宇宙船が土星に到着しました。 土星の小さな衛星エンケラドゥスを観察したところ、波形が形成されていることがわかりました。 氷のプルーム 月の南極にある広大な裂け目から噴出しています。 そして、カッシーニがこれらの噴出口を通って飛行したとき、その証拠は紛れもないものでした。これは、宇宙に勢いよく流れ出ている塩辛い海でした。

今、地球の海はもはや特別なものではありません。 彼らはただ奇妙です。 それらは私たちの惑星の太陽に照らされた表面に存在しますが、太陽系外縁の海は氷の下に隠され、暗闇に覆われています。 そして、これらの地下の液体の海は、私たちの太陽系にとって例外ではなく、規則であるようです。 エウロパとエンケラドゥスに加えて、氷で覆われた海を持つ他の衛星もほぼ確実に存在します。 宇宙船団は今後XNUMX年間にわたってそれらを詳しく調査する予定だ。

これらすべてが明らかな矛盾を引き起こします。 これらの衛星は、太陽系の極寒の領域に何十億年も存在しており、その生成時の残留熱が大昔に宇宙に逃げるのに十分な長さです。 地下海は今では固い氷になっているはずです。 では、太陽の暖かさのはるか彼方を周回しているこれらの衛星が、なぜ今日も海を持っているのでしょうか?

数十億年にわたって液体水の海洋を維持するには複数の方法がある可能性があることを示す証拠が増えています。 それらのレシピを解読することで、宇宙全体で生命が出現するのがどれほど簡単であるか、それとも面倒であるかを判断する私たちの探求が加速する可能性があります。 新たに分析されたもの 古い宇宙船からのデータ、さらに NASA による最近の観測 ジュノー宇宙船 と ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡これらの暖かい海には生物学に有益な化学物質が含まれており、生命が潜在的に故郷と呼べる場所は太陽系内部だけではないという証拠が増えつつある。

これらの海洋衛星は、さらに壮大な可能性ももたらします。 温帯で潜在的に居住可能な海は、惑星形成の必然的な結果である可能性があります。 惑星とその衛星がその星の核の火からどれだけ離れているかは問題ではないかもしれません。 そして、それが本当であれば、地球外の生命を探すために私たちが探索できる風景の数はほぼ無限にあることになります。

「氷の月の下の海は奇妙でありそうもないように見えます」と彼は言いました スティーブンヴァンス、NASAのジェット推進研究所の宇宙生物学者および地球物理学者。

しかし、それでも、挑戦的に、これらの異質の海は液体のままです。

鏡に包まれた海

科学者たちは、木星と土星を周回する少数の衛星、さらには天王星や海王星の周りを回転する衛星も、海を抱えているのではないかと疑っている。 巨大なガニメデとクレーターの跡のあるカリストは、エウロパのような弱い磁気信号を生成します。 土星の霧に覆われたタイタンも、おそらく地下に液体の水の海があるでしょう。 これらは「コミュニティのほとんどの科学者がかなり自信を持っているXNUMXつだ」と述べた。 マイク・ソリ、パデュー大学の惑星科学者。

これまでのところ、海洋に関して絶対的な確実性があるのはエンケラドゥスだけです。 「それは簡単なことだよ」と彼は言った カーリー・ハウエット、オックスフォード大学の惑星科学者。

1980年代、一部の科学者はエンケラドゥスには噴煙があるのではないかと疑っていた。 土星の E 環はとてもきれいで輝いていたので、おそらく衛星の XNUMX つから何かが宇宙に漏れ出て、常にそれを更新しているに違いありません。 カッシーニが惑星を装飾する魔法が実際に動いているのをついに目撃した後、科学者たちは、月の南極のプルームが月の殻の中の氷を太陽光によって蒸発させたものではないかと簡単に疑問を呈した。これはおそらく太陽光によって加熱されると沸騰して蒸発するドライアイスに似ている。

「しばらくの間、そもそも海が必要かどうかという議論がありました」とニモ氏は語った。 「それが本当に決定的だったのは、[カッシーニ]が噴煙の中を飛行し、塩、つまり塩化ナトリウムを発見したときでした。 あれは海だ。」 これらのプルームがより小さく、より孤立した海から噴出する可能性はまだありました。 しかし、さらなるカッシーニの観測により、エンケラドゥスの殻は前後に非常に激しく揺れているため、地球の海によって月のより深い内部から隔てられているに違いないことが明らかになった。

プルームは水素と石英も排出しており、これは深海の熱水噴出孔活動の兆候であるという。 フランク・ポストバーグ、ベルリン自由大学の惑星科学者。 地球では、このような通気孔は、太陽光の届かないところに存在する生態系、つまり光合成に依存した世界では存在できないと科学者がかつて考えていた生物群集に電力を供給するのに必要な熱と化学物質を生成します。

しかし、海洋全体を加熱するのに十分な強力な通気システムに電力を供給しているものは何でしょうか? 別の月、これは燃えるような種類の月の一つですが、それらの手がかりを提供してくれるでしょう。

永遠の地獄の潮流

1979 年 2 月、ボイジャー XNUMX 号がエウロパに接近する XNUMX か月前に、科学者たちは次のように述べました。 発表の ボイジャー1号は、イオの上空で宇宙にうねる巨大な傘の形をした噴煙、つまりいくつかの火山の噴火の痕跡を垣間見たという。

この観察は不可解だったはずだ。火山活動には内部の熱源が必要であり、イオも他の氷の衛星と同様、単なる残り火であるはずだった。 しかし、数か月前に、独立した科学者チームが正確な分析を行っていました。 予測 イオは非常に活動的な火山世界である可能性があります。

彼らはその予測に基づいて、 オービタルダンス 木星の最大の衛星。 イオが周回する XNUMX 周ごとに、エウロパは XNUMX 周、ガニメデは XNUMX 周します。 共鳴として知られるこの軌道構成により、イオが前後にぐらつき、その軌道が楕円形になります。 イオが木星に近づくと、惑星の重力が木星をより強く引っ張ります。 遠くにあると、木星の引っ張り力は弱くなります。 終わりのない重力の綱引きがイオの岩肌を作る 上下に移動します 100メートル、30階建てのビルと同じ高さです。 これらは地球のような潮汐であり、水ではなく固体の岩だけで発生します。

これらの潮汐により月内に摩擦が生じ、熱が発生します。 そして、その潮汐加熱はイオの奥深くの岩石を溶かすほど強力です。 「イオ島には水の海はありませんが、おそらくマグマの海はあるでしょう」とニモ氏は言う。 (ガリレオはそこでも二次磁場を感知しました。 溶岩の世界的な地下貯留層.)

エウロパでも潮汐加熱が発生します。 しかし、これらの潮汐が海をどれだけ温めるかは、月のどこで起こるかによって決まります。 言い換えれば、海を液体に保つためには、十分な熱が海に到達する必要があるということです。 「潮汐加熱は氷の殻そのもので起こっている可能性もあるし、その下の岩石のコアで起こっている可能性もある」とニモ氏は語った。 科学者たちはどれが正しいのかを知りません。したがって、潮汐加熱がエウロパの液体内部にどの程度寄与しているのかを確かに言うことはできません。

エンケラドゥスもまた、ディオネと呼ばれる隣接する衛星との重力タンゴによって引き伸ばされたり、圧迫されたりしている。 理論的には、これにより月の内部を暖める潮汐が生じる可能性がある。 しかし、少なくとも紙の上では、ディオネとの共鳴によって引き起こされる潮流は、その海を説明するのに十分ではないようです。 ソーリ氏は、この数字はまだ当てはまらず、生成される熱量は太陽系誕生以来数十億年間地球規模の海洋を維持するには十分ではないと述べた。 おそらく、エウロパの場合と同様に、潮汐がエンケラドゥスのどこで熱を生み出しているのか、科学者たちはよくわかっていないのでしょう。

もう XNUMX つの混乱要因は、軌道が天文学的な時間にわたって固定されていないことです。 惑星系が進化するにつれて衛星が移動し、「物体がさまざまな共鳴を行ったり来たりするにつれて、潮汐加熱がオンになったりオフになったりする可能性がある」と同氏は述べた。 デビッドロザリー、英国のオープン大学の惑星科学者。 科学者たちは、これが元ダンスパートナーである可能性のある天王星のXNUMXつの衛星であるミランダとアリエルで起こったのではないかと疑っています。 これらの衛星は、かつて地質学的に活動していたかのように見えますが、現在は活動しています。 間違いなく 凍結 彼らの核心まで。

同様に、エンケラドゥスは常にディオネをダンスパートナーとしていたわけではないかもしれません。おそらく、彼らの土星周回運動はより最近になって始まり、以前は固体だった月を温めたのかもしれません。 しかし、そのシナリオは説明するのが面倒でもあります。 「海を凍らせて再溶解するよりも、周囲に海を維持して維持する方が簡単です」とソリ氏は言う。 したがって、潮汐加熱がエンケラドゥスの海のもっぱらの原因であるとすれば、月は数十億年間にわたって波紋を広げてきたベテランダンサーということになる。

今のところ、この月の海について唯一確実なのは、それが存在するということです。 それがどのようにして誕生し、どのようにして今日まで存在しているのかは、「本当に大きな未解決の問題の一つです」とソリ氏は語った。 「エンケラドゥスを理解するのは難しいです。」

放射性反逆者 

幸いなことに、暖かい月のようなインテリアは潮汐だけに依存するわけではありません。

地球の内部熱の半分は誕生時にもたらされました。 残りは放射性元素の崩壊に由来します。 同様に、氷の衛星の岩石が豊富な深部には、相当量のウラン、トリウム、カリウムが含まれているはずです。放射性貯蔵物質は、安定した元素に崩壊して熱の放出が止まるまで、数十億年とは言わないまでも、数億年にわたって周囲を調理することができます。 。

より大きな衛星は、より豊富な放射性物質の貯蔵庫から始まったであろう。 そしておそらくそれが彼らの海に必要なすべてです。 「ガニメデやカリスト、タイタンのような大きな衛星の場合、放射性物質のせいで、それはある程度避けられないのです」とヴァンス氏は言う。 一部の科学者は、冥王星は 地下に海がある。 XNUMX つの衛星と同様に、この準惑星は、放射性炉の宇宙への漏れを遅らせる十分に厚い地殻によって断熱されている可能性があります。

しかし、エンケラドゥスのような小衛星の比較的小さな心臓には、何十億年も心臓を熱く保つのに十分な放射性物質が含まれていません。 この難題に対する満足のいかない解決策の XNUMX つは、おそらくエンケラドゥスが幸運に恵まれただけだということです。放射能は海洋の過去の初期部分を説明でき、ディオネとのダンスはより最近のエピソードである可能性があります。 おそらく、「私たちは今、放射性加熱があまりにも低くなり、潮汐加熱が引き継ぐというクロスオーバーの地点にいる」とポストバーグ氏は言う。

もしそうなら、おそらくエンケラドゥスは宇宙の縮図、つまり潮汐加熱と放射能の偶然の組み合わせだろう。 それは、海洋衛星がどこにでも存在する可能性があること、あるいは逆に、ほとんどどこにも存在しない可能性があることを意味する。

ユースフル・オーシャンズ

あるいは、物議を醸しているが、エンケラドゥスは著しく若い可能性があると主張する科学者もいる。

カッシーニ探査機によって収集された一連のデータの中に、土星がその象徴的な輪を持って生まれなかったというヒントが隠されています。 むしろ、多くの科学者は現在、次のように確信しています。 形成されたリング ほんの数億年前。 スーパーコンピューターを使って月と月の暴力をシミュレートした新たな研究は、剣竜が地球を歩き回っていた頃、XNUMXつの古代の衛星が衝突して土星の輪が形成されたことを示唆している。 この衝突により、土星の軌道には大量の氷の破片が散らばりました。 多くがリングを形成する一方で、他のものは既存の衛星を破壊し、 新しいものを作成しました。 そして、もし輪が若いなら、エンケラドゥスや他の少数の衛星も若いかもしれない。

「人々は月が若いことをよりオープンに考えるようになっているように感じます」と氏は言う。 ジェイコブ・ケゲライスは、カリフォルニア州マウンテンビューにある NASA エイムズ研究センターの研究者であり、最近の環形成研究の共著者でもあります。

この考えを裏付ける展開として、科学者たちは土星の衛星のいくつかがどれくらい古いのかを知らないことが判明した。 「エンケラドゥスはほんの数億年か数千万年しか経っていない可能性があります」とロザリー氏は言う。 もしそうなら、その熱狂的な誕生の熱がまだ若い海を液体のままにしている可能性があります。

しかし、若い月の話は確実とは程遠い。多くのクレーターに見られる膨大な数のクレーターは、衛星が太古の昔から太陽系のピンボールのような大混乱を経験するために存在してきたことを示唆している。 「数億年前に土星系で何か奇妙なことが起こったと私は考えています」とニモ氏は語った。 「しかし、私の推測では、すべての衛星は 4.5 億年前のものです。」

衛星占い師

ガリレオとカッシーニのミッションはとうの昔に終わっており、科学者たちは現在、XNUMXつの宇宙船に期待を寄せている。XNUMXつは最近打ち上げられた欧州宇宙機関の木星氷衛星探査機と、NASAのヨーロッパ・クリッパーだが、まだ打ち上げられていない。 どちらも次のXNUMX年の初めに木星に到着する予定だ。

そして、それは私たちをエウロパに戻します。エウロパは、地球の海が存在する宇宙の文脈を最初に再考することを強いられた月です。

2024 年 XNUMX 月に飛行予定のクリッパー宇宙船の目標の XNUMX つは、( ミッションの目標リスト）エウロパの海が存在することを「確認」するため。 「その言葉については多くの議論がありました」とニモ氏は語った。 クリッパーは海以外のものを見つけることができた。 その代わりに、凍った海が雪解け水のポケットで満たされている可能性があります。 あるいは「金の薄い層かもしれない」とニモ氏は冗談を言った。 「そこに海があるのは99％確実だと思います。」

クリッパーがエウロパの海の存在を確認したと仮定すると、月とその地下の海の特徴を明らかにする作業に取り掛かることになる。 そのために、探査機はまず月の表面に、そして科学者が運が良ければ下の海にどの分子があるかを解明することになる。 クリッパーは月の近くを飛行する際、月の表面から漂っている微細な塵、氷、水蒸気を取り込みます。 それらの粒子は、 表面粉塵分析装置 機器: 粒子が金属板に衝突すると、粒子が蒸発して帯電し、機器が粒子の化学的正体を明らかにできるようになります。

期待は、噴煙がエウロパの海を宇宙に穏やかに放出し、クリッパーの探求がかなり容易になることだ。 そのような注ぎ口は存在するかもしれませんが、エンケラドゥスのものとは異なります。 それらはより断続的で、地理的に散発的なものになる可能性があります。 あるいは、それらはまったく存在しない可能性があります。その場合、微小隕石の衝突によって氷の殻が削り取られ、海のスープソンが解放され、それがクリッパーに向かって飛散する可能性があることが期待されています。

そして、エウロパや他の衛星は、暖かく保つために、私たちが期待するほど異質ではない化学的トリックに依存していることが判明するかもしれません。 冬には「融解温度を下げるために道路に塩をまいている」とソリさんは語った。 おそらくエウロパの海は特に塩分が多く、凝固点が下がるのでしょう。 しかし、他の化合物はより効果的な不凍液となるだろう。「特にアンモニア」とソーリ氏は語った。アンモニアは蒸発する太陽のまぶしさから遠く離れた場所に多く存在する。

潮汐、放射能、化学、若さ: これらの成分を適切に混合すると、氷の衛星に海を生成し、維持することができます。 「これらすべてのことを考えると、どちらか一方ではないと思います」とハウエット氏は語った。 各衛星の特定のレシピは異なる場合があります。 海に満ちた氷の月を作る方法は何百通りもあるでしょう。

エウロパの秘密の海の発見は「衛星に対する人々の考え方を本当に変えた」とキヴェルソン氏は語った。 そして、それは、地球外生命体がこれらの地球外の海に生息し、おそらく宇宙における私たちの位置についての私たちの概念を永遠に変える発見をもたらすかどうかを決定するための科学を軌道に乗せました。

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