冥王星の氷のような心の下には何がありますか？新しい研究によると、100 kmを超える厚さの塩辛い「死海」のような海が存在する可能性があります。
ブラウン大学のブランドンジョンソン氏は、「冥王星の内部の熱モデルと地表に見られる構造的証拠は、海が存在する可能性があることを示唆していますが、そのサイズやその他の何かを推測することは容易ではありません」と述べています。 「厚みにいくつかの制約を課し、構成についての手がかりを得ることができました。」
ジョンソンと彼のチームによる研究は、冥王星の「心」に焦点を当てました。非公式にスプートニクプラナムと呼ばれるこの地域は、2015年7月の冥王星の接近飛行中にニューホライズンズ宇宙船によって撮影されました。
ニューホライゾンズの主任研究者であるアランスターンは、スプートニクプラナムを「50年以上の惑星探査における最も驚くべき地質学的発見の1つ」と呼んでおり、以前の研究では、この地域は現在の氷の対流によって絶えず更新されているようです。
心臓は幅900 kmの盆地で、テキサスとオクラホマを合わせたものよりも大きく、少なくともその西半分は、おそらく200 km以上の物体による衝撃によって形成されたようです。
ジョンソンとシカゴ大学の同僚のティモシーボウリング、パーデュー大学のアレクサンダートローブリッジとアンドリューフリードは、冥王星の表面に巨大なクレーターを作成する衝撃力学をモデル化し、冥王星とその月のカロンの間の力学も調べました。
2つは相互に固定されています。つまり、回転すると常に同じ顔を見せます。スプートニクプラナムは、2つの世界をつなぐ潮汐軸に直接位置しています。その位置は、盆地がいわゆる正の質量異常を持っていることを示唆しています-それは冥王星の氷のような地殻の平均よりも多くの質量を持っています。カロンの重力が冥王星を引っ張るとき、それは質量が大きい領域に比例してより多く引っ張り、スプートニクプラムが潮汐軸と整列するまで惑星を傾けます。
つまり、クレーターは地面の穴ではなく、実際には埋められています。その一部は、対流する窒素氷によって埋められています。その氷の層は盆地にいくらかの質量を追加しますが、それだけではスプートニクプラナムを正の質量にするほどには厚くありません。
ジョンソン氏によると、その質量の残りの部分は、表面の下に潜む液体によって生成される可能性があります。
ジョンソンと彼のチームは次のように説明しました：
トランポリンにドロップされたボーリングボールのように、大きな衝撃は惑星の表面にへこみを作り、その後リバウンドします。その反発により、惑星の内部の深いところから物質が引き上げられます。隆起した物質が衝撃によって吹き飛ばされたものよりも密度が高い場合、クレーターは、衝撃が発生する前と同じ質量になります。これは地質学者が静水圧補正と呼ぶ現象です。
水は氷よりも密度が高い。したがって、冥王星の氷の殻の下に液体の水の層があった場合、スプートニクプランナムの影響を受けてクレーターの塊が夕方に湧き上がった可能性があります。盆地が中性質量で始まった場合、後に堆積する窒素層は正の質量異常を作成するのに十分でしょう。
「このシナリオには液体の海が必要です」とジョンソン氏は語った。 「これが実際に起こることかどうかを確認するために、影響のコンピュータモデルを実行したかったのです。我々が発見したことは、正の質量異常の生成は実際には海層の厚さに非常に敏感であることです。また、塩分は水の密度に影響するため、海の塩分にも敏感です。」
モデルは、太陽系のその部分に期待される速度で冥王星に当たるスプートニクプラナムのサイズの盆地を作成するのに十分な大きさのオブジェクトの影響をシミュレートしました。シミュレーションでは、水がまったくない状態から200 kmの層まで、地殻の下の水層のさまざまな厚さを想定しました。
スプートニクプラナムの観測されたサイズの深さを最適に再構築し、同時に質量が補正されたクレーターを作成したシナリオは、冥王星が100キロメートルを超える厚さの海層を持ち、塩分が約30％のシナリオです。
「これが私たちに伝えていることは、スプートニクプラナムが確かに正の質量異常である場合、そしてそれがそうであるように見える場合、少なくとも100 kmのこの海層がそこにある必要があるということです」とジョンソン氏は語った。 「これまでのところ、太陽系のこの体がまだ液体の水を含んでいる可能性があることは、私にとってかなり驚くべきことです。」
ジョンソン氏と他の研究者は、ニューホライズンズから送り返されたデータを引き続き調査し、冥王星の興味をそそる内部と海の可能性をより明確に把握します。
参考資料：ブラウン大学、New Horions / APL
