冥王星のクジラ模様は衛星カロンを作ったジャイアント・インパクトの痕跡だった

関根 康人（地球惑星科学専攻 准教授）
玄田 英典（東京工業大学地球生命研究所 特任准教授）

発表のポイント

冥王星とその巨大な衛星カロンは、地球と月の形成と同様に、原始惑星のジャイアント・インパクト（注1）によってできた。

そのジャイアント・インパクトの痕跡が、冥王星の赤道域に広がる褐色のクジラ模様、通称「クトゥルフ領域（注2）」だと考えられる。

地球形成領域から太陽系外縁部までにわたって、原始惑星同士が頻繁に衝突・合体する大変動を経て、現在の太陽系ができあがったことを示唆。

発表概要

2015年8月、探査機ニューホライズンズ（注3）は、冥王星に初めて接近通過し、観測を行った。
その結果、冥王星表面には驚くほど多様な物質や地形が存在していることがわかった。
その中でも目を引くのが、クジラ模様の褐色の地域「クトゥルフ領域」である。
クトゥルフ領域は冥王星の赤道域に存在しており、何らかの大規模現象でできた可能性があるが、その成因は全くの謎であった。

東京大学大学院理学系研究科の関根康人准教授、東京工業大学地球生命研究所の玄田英典特任准教授らは、このクトゥルフ領域が冥王星の巨大な月カロンが形成したときのジャイアント・インパクトの痕跡であることを示した。
関根准教授は室内実験によって、冥王星に存在する単純な分子種が、およそ50℃以上で数か月以上加熱されると、クトゥルフ領域に存在するような褐色の有機物になることを明らかにした。
玄田特任准教授は数値シミュレーションによって、そのような加熱がカロン形成のジャイアント・インパクト時に、クトゥルフ領域と同程度の位置や広さにわたって生じることを示した。
冥王星以外のカイパーベルト天体（注4）にも、クトゥルフ領域に見られるような褐色物質が存在しているが、これまでその成因や多様性についての統一的な説明はなされていなかった。
本研究は、カイパーベルトで頻繁に起きていたジャイアント・インパクトが、このような天体の色の多様性を生み出したという新たな描像も提案する。
このことは、地球―月系の起源であるジャイアント・インパクトも含め、地球形成領域から太陽系外縁部までにわたって原始惑星同士が頻繁に衝突・合体するという大変動があり、これを経て現在の姿になったことを示唆する。

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▽引用元：東京大学大学院　理学系研究科・理学部　2017/01/31
http://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/info/5239/

図1：探査機ニューホライズンズによって撮影された冥王星（右下）とカロン（左上）の写真（画像提供NASA/APL）。冥王星の左下に、褐色のクトゥルフ領域が見える。
https://apps.adm.s.u-tokyo.ac.jp/WEB_info/p/pub/2046/sekine_1.jpg
図2：探査機ニューホライズンズが撮影した画像を基に、メルカトル図法で作成された冥王星の地図 (画像提供NASA/APL)。
下図の点線は、クジラ模様の褐色の領域「クトゥルフ領域」を模式的に示している。
https://apps.adm.s.u-tokyo.ac.jp/WEB_info/p/pub/2047/sekine_2.png

冥王星の地表の下に「氷の海」が隠れている可能性があることが１７日までに分かった。科学誌ネイチャーで発表された研究で明らかになった。

冥王星の北部地域には、１０００キロにおよぶハート形の「スプートニク平原」が存在している。今回発表された２つの研究では、
スプートニク平原と冥王星の衛星カロンとが常に一直線上に並ぶ理由について説明を試みている。

アリゾナ大学による１つ目の研究では、スプートニク平原が氷で満たされており、冥王星とカロンの間の潮汐（ちょうせき）力を変えることが示唆された。

カリフォルニア大学による２つ目の研究では、平原と衛星の位置関係を一直線上に保つ潮汐力は平原地下の海が部分的に凍った
「半解けの」状態である結果として引き起こされることが示唆された。

続きはソースで

http://www.cnn.co.jp/fringe/35092358.html?tag=top;topStories

太陽系で新たな準惑星「2014 UZ224」を発見！　冥王星の外側を周回する小さな天体 （sorae.jp） - Yahoo!ニュース
http://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20161013-00010001-sorae_jp-sctch


太陽系であらなたファミリーの発見です。ミシガン大学の研究者は、新たな準惑星「2014 UZ224」を発見したと報告しています。
　
2014 UZ224はそのサイズが330マイル（約530km）で、冥王星の月のカロン（直径約750マイル）よりも小さいこぶりな準惑星となっています。その場所は太陽から85億マイル（約140億キロ）に位置しています。また公転周期は約1，100年で、冥王星の248年よりもかなり長くなっています。
　
ミシガン大学のDavid Gerdes教授によれば、「2014 UZ224はDark Energy Camera （DECam）を利用して発見しました。DECamはもともと準惑星を発見するために設計されたのではなく、地球から遠く離れた銀河や超新星の動きを観察するために作られたのです」とのこと。巨大な天体活動を観測する機器が小さな準惑星の発見に役立つとは、なんとも興味深いですね。
　
DECamは週ごとに、パッチ状にいくつかの画像を撮影します。なぜなら、地球から近い天体と違って遠く離れた天体は毎週同じ位置に存在しているからです。そしてGerdes教授は学生に太陽系の画像の撮影を指示し、2年間の観測の後に2014 UZ224を確認したのです。
　
プロジェクトに関わっている科学者は、この2014 UZ224は3番目に地球から最も離れた物体だと考えています。また、実は同天体は準惑星の基準を満たす大きさなのかどうかもはっきりしていません。今後、その判断は国際天文学連合に委ねられることになります。冥王星も含まれる準惑星に新たな仲間が加われば、また太陽系が賑やかになりそうです。

 

冥王星、探査から1年でわかった5つの事実 | ナショナルジオグラフィック日本版サイト
http://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/16/071900267/
http://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/16/071900267/ph_thumb.jpg


　1930年の発見以来、人類は数十億キロのかなたにある冥王星に魅せられてきた。

　そして1年前の2015年7月14日、NASAの無人探査機ニューホライズンズが冥王星への接近通過に成功し、私たちはその姿を初めて間近から見ることになった。

　小さな冥王星の横を探査機が通過するのに要した時間はわずか3分だったが、冥王星と、その巨大な衛星カロン、4つの小さな衛星ステュクス、ニクス、ヒドラ、ケルベロスを擁する冥王星系全体は、もっと長く、じっくりと観察することができた。（参考記事：「冥王星“接近通過”をめぐる10の疑問に答える」）

　その際に収集されたデータは、今でも科学者を驚かせ、当惑させているが、冥王星は巷ではすっかり人気者となり、1991年に米国でつくられた「冥王星は未探査」とタイトルを打った記念切手が、「冥王星は探査済み」と修正されて発行されたほどだ。

　ニューホライズンズからのデータ送信はまだ続いているが、科学者たちがこれまでに明らかにした、驚きの事実のほんの一部をご紹介しよう。（参考記事：「冥王星に信じがたい5つの新事実発覚」）


冥王星は生きている

　冥王星には、メタンの氷がヘビの鱗状に覆った広大な平原をはじめ、太陽系屈指の奇妙な地形が見られる。しかし、その地下ではさらに、氷の天体の概念を根底から覆すような、地質活動が起こっているのだ。

　それまで科学者たちは、太陽系の端にあるこの極寒の天体に、ほとんど地質活動はないと考えてきた。

　地球からの観測によって、冥王星の表面で季節ごとに氷が移動している可能性は指摘されてはいたが、今回ニューホライズンズのデータからは、想定外の事実が明らかになった。冥王星は今も（あるいはつい最近まで）地質学的に“生きている”のだ。内部の熱の作用で、その表面の物質に動きが起きているという。

　米サウスウエスト研究所のキャシー・オルキン氏は、スプートニク平原と呼ばれる直径1200キロほどの広大な氷原に言及し、「太陽からこんなに離れた冥王星に地質活動があるとは、本当に驚きでした」と言う。

　なめらかなその平原は多角形のパターンに分割されている。それはすなわち、新しい氷が下からゆっくりわき上がってくることを示している。その表面の氷は地質学的に驚くほど新しいもので、50万～100万年ほどで置き換わるという。（参考記事：「冥王星、氷が絶えずわき上がる意外な地質運動が判明」）

　米航空宇宙局（NASA）エイムズ研究センターのオリバー・ホワイト氏は、「冥王星が太陽の周りを公転する際、表面と大気の相互作用に関連した活動があるのではと思っていましたが、こんなに広範囲にわたって窒素の氷の塊が対流していたとは！」と驚く。


窒素の氷河と漂う氷山

　スプートニク平原には窒素が凍った氷からなる氷河が流れ込んでいて、その動きは地球の氷河に似ている。平原には水が凍ってできた巨大な氷山が漂っているが、窒素の氷河はその水の氷山の傍らを流れることで氷のかけらを運び、冥王星の表面に溝を刻んでいる。

　液体が表面の溝を刻んでいる可能性もあるが、米ローウェル天文台のウィル・グランディ氏は、まだわからないと言う。冥王星の地下に海などがあるかどうかは、謎のままだ。

　もう1つの謎は、頂上にくぼみがあるライト山とピカール山だ。2つとも巨大な氷の火山で、灼熱の溶岩ではなく、窒素、一酸化炭素、あるいは水の氷が混ざったものを噴き出していると、考えられている。

　「何かを初めて間近に見るときには、答えよりはるかに多くの謎が見つかるものです」とグランディ氏は言う。「少なくとも、今回はそのようです」

　冥王星の成果だけでもミッションは大成功だったといえそうだが、ニューホライズンズが見てきたのは冥王星だけではない。

　冥王星の巨大な衛星カロンも、素晴らしく奇妙な天体であることが判明した。衛星というよりも、冥王星との二重天体と考えられるほどの大きさをもつカロンは、多くの科学者が予想していたようなクレーターだらけの死んだ天体ではなかった。

「私はカロンのことを、土星の衛星レアのような、クレーターだらけの退屈な灰色の天体だと思っていましたが、読みが甘すぎました」と、サウスウエスト研究所のカーリー・ハウェット氏は言う。

　確かにカロンにもクレーターはあり、その数は冥王星より多かったが、予想を下回るものだった。カロンは冥王星に比べて全体的に黒っぽく、その極地方には謎めいた暗赤色の領域があり、「モルドール・マキュラ」と呼ばれている（モルドールは、トールキンの小説『指輪物語』に登場する冥王サウロンの王国で、『黒の国』という意味）。この領域は、冥王星から飛んできた分子が堆積して色がついたと考えられている。（参考記事：「冥王星の衛星カロンに謎の黒い領域」）

　カロンには深いひび割れも走っている。科学者たちはその理由をまだ説明できていないが、地下の海が凍結して膨張し、表面を引き裂いた可能性がある。冥王星と同じく、カロンの表面にも、驚くほどなめらかで、地質学的にまだ新しいと見られる部分がある。

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