研究チームは、冥王星の大気にもやの層がはっきりと見られたことに驚いた。惑星科学者のアラン・スターン氏によると、こうした層がどのようにして形成されたのかはまだ分からないという。（PHOTOGRAPH BY NASA/JHUAPL/SWRI） [画像のクリックで拡大表示]

「探査機ニューホライズンズは冥王星で何を発見すると思うか？」

2000年代の初め、そう尋ねられた米サウスウエスト研究所の惑星科学者アラン・スターン氏はこう答えたという。「驚くべきものです」

今年7月に時速5万kmという猛スピードで冥王星を接近通過したニューホライズンズが見出したのは、まさに「驚くべきもの」だった。冥王星の表面に、巨大な力が加わってできた多様な地形が見られたのだ。それはこの準惑星が、太陽系の外縁部に浮かぶ死んだような天体ではなく、地質活動のある生きた天体であることを示していた。（参考記事： 「冥王星“接近通過”をめぐる10の疑問に答える」 ）

歴史的な接近通過から早くも3カ月が経過したが、謎に満ちた冥王星と巨大な衛星カロンに関する分析は始まったばかりだ。ニューホライズンズの研究チームは、これまでに判明したことを論文にまとめて科学誌『サイエンス』に発表したが、明かされた事実は強い感銘を与えると同時に、新たな疑問を投げかけるものだった。



2015年7月14日、NASAの探査機ニューホライズンズは、冥王星の表面から約1万2500kmのところを時速5万kmで通過した。（音声は英語です）

新しい表面はどうして生まれた？

ニューホライズンズに搭載された分光計やその他の観測装置がとらえた詳細な画像とデータからは、冥王星の「岩盤」が明らかになった。3000m級の険しい山々を含む表面は、ほぼ全体が水でできた氷や他の種類の氷（窒素、メタン、二酸化炭素が凍った氷）に覆われていたのだ。（参考記事： 「ここまで鮮明に！ 冥王星の写真の変遷を見てみよう」 ）

ただし、切り立った山の斜面には、水以外の物質の氷はほとんどないと、米ワシントン大学の惑星科学者でニューホライズンズ研究チームの一員であるウィリアム・マッキノン氏は言う。「もともと斜面を覆っていなかったかもしれませんし、軽い氷が滑り落ちてしまったのかもしれません」。これに対して、非公式に「トンボー領域」と呼ばれている明るいハート形の平坦な領域は、日本の2倍近くある面積のほぼ全域が厚い氷の層に覆われている。トンボー領域の一部にある「スプートニク平原」の氷は特になめらかだ。（参考記事： 「冥王星画像：いびつな形の衛星、一酸化炭素の氷」 ）

「そこにクレーターは1つもありませんでした」とスターン氏は言う。冥王星の近くに岩石と氷の塊が大量に浮かんでいることを考えると、考えられる説明はたった1つだ。「ここは、形成されたばかりの新しい表面なのです。おそらく1億年ほど前のものか、あるいはもっと新しいのかもしれません」

冥王星で新しい表面が形成されるためには、太陽以外の熱源が必要だ。太陽から平均60億kmも離れている冥王星には、太陽のエネルギーはほとんど届かない。太陽系の氷の天体の中でも、木星の衛星イオや土星の衛星エンケラドスなどには火山活動があり、間欠泉が噴出している。近くにある巨大惑星の潮汐力により、衛星の内部に摩擦熱が生じるからだ。「けれども冥王星は一人ぼっちです」とスターン氏は言う。冥王星の近くにもカロンなどの衛星はあるが、冥王星に地質活動を引き起こすほどの熱を生じさせる質量はない。（参考記事： 「土星の衛星エンケラドス、氷の下に全球を覆う海」 ）

1つ考えられる熱源として、放射性鉱物の崩壊によるものがある。冥王星の岩石質の核を構成するウランなどの放射性鉱物は、冥王星の質量の半分以上を占めている。「いくつかの観測結果は、これで説明がつきます」とマッキノン氏は言う。放射性鉱物の崩壊が起きているなら、トンボー領域にある水以外の物質の氷が地球上の氷河や氷床のように流れ出し、スプートニク平原のような奇妙な地形ができたと考えられる。氷の下のホットスポットが氷をゆっくりとかき混ぜて、流動させるのだろう。

とはいえ、スプートニク平原の端にある山々は、崩壊熱では説明することができない。太陽からここまで遠いと、水でできた氷は石のように硬くなるため、隆起するには莫大なエネルギーが必要だ。「そこに山があるのですから、何らかの作用が働いたことは確かです。それが何かは、まだ分かりませんが」とマッキノン氏は言う。

計算値の半分だった大気圧

冥王星は楕円形の軌道を描くため、太陽からの距離が大きく変化する。太陽に近づいて温度が上昇してくると、冥王星は気体に包まれる。冥王星の大気は主に窒素からなり、わずかに二酸化炭素が混ざっている。理論的には、冥王星が太陽から遠ざかりはじめると、大気は再び凍り、表面を覆うはずだ。

実際に冥王星は1989年に近日点を通過して太陽から遠ざかりはじめたが、望遠鏡を使った観察では、大気の密度に変化は見られなかった。つまり、大気はまだ固体の氷にはなっていないのだ。

ところが、ニューホライズンズの測定結果は違っていた。冥王星の表面の大気圧は、天文学者が計算した数値の半分だったのだ。スターン氏は、「計算結果が間違っていたのかもしれませんし、今になって大気が凍ってきたのかもしれません。後者だとすると、あまりにも突然ですが」と言う。

冥王星の大気中にもやの層がはっきりと見られたことも、科学者たちを驚かせた。スターン氏によると、何がこの層を作り出しているのかは分からないという。「風によってできたと思われる縞模様や、砂丘のような地形も発見しました。冥王星の大気が昔はもっと濃く、火星の大気に似ていたことを示しています」

すでに真実は明らかになっていて、もう少し待てば分かるのかもしれない。冥王星はあまりに遠く、ニューホライズンズがフライバイの際に撮影した画像と観測データは、まだ約15%しか送信されていないのだ。

「今はまだ、送られてくるデータをざっと見て、分析の優先順位を決めている段階です」とスターン氏は言う。「詳細な分析はこれからです」