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岩石惑星に液体の水が存在する可能性が100倍高まる

広大な海や美しい湖など、地球は水の世界だと思われがちだが、多くの世界と比べて地球は特に湿潤だ。木星や土星の氷の衛星でさえ、地球よりはるかに多くの液体の水を持っている。地球が珍しいのは、液体の水があるからではなく、太陽の温暖なハビタブルゾーンに液体の水があるからである。ネイチャー・コミュニケーションズ』誌に掲載された新しい研究が示すように、地球は我々が考えている以上に珍しいかもしれない。

水は宇宙で最も一般的な分子のひとつである。水素は宇宙で最も豊富な元素であり、酸素は恒星のCNO核融合サイクルの一部として容易に生成される。だから、恒星系には水が豊富な惑星がたくさんあると予想される。しかし、液体の水が豊富であるとは限らない。太陽系では、液体の水が存在する惑星は2種類ある。地球とガス惑星だ。

金星や火星といった他の温暖な地球型惑星と同様、地球も若い頃は液体の水を持っていた。火星は小さすぎて水を保つことができなかった。火星は小さすぎて水を保持することができず、その多くは宇宙空間に蒸発し、一部は地殻に凍結した。金星は水を保持するのに十分な大きさであったが、その極端な熱によって水の多くが沸騰し、分厚い大気となった。地球がどのようにして海を保持できたのか、まだ完全には分かっていないが、おそらく強い磁場と、激しい砲撃の間に小惑星や彗星から余分にもたらされた水の組み合わせだったのだろう。

木星と土星の氷の衛星は別の話だ。木星と土星は太陽から十分に離れていたため、形成時の水分を保持していた。水が宇宙空間に蒸発するのを防ぐため、すぐに厚い氷の層を形成した。しかし、これらの衛星は小さな世界であるため、巨大ガスによる潮汐力がなければ、すぐに固まってしまっただろう。

冷たいガス惑星には氷の衛星がある可能性が高いため、一般的には、地球のような世界よりもエウロパのような世界で生命を発見できる可能性の方がはるかに高いと考えられていた。しかし、この新しい研究はそうではないと主張する。液体の水がスーパーアースで発見される可能性の方がはるかに高いというのだ。

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氷の超地球に液体の海がある可能性。 (Credit: Ojha, Lujendra, et al)

スーパーアースには、地球質量の2、3個から海王星質量のものまである。大きい方では、厚い大気を持つガス状の世界である可能性が高い。小さい方では、より地球に近い可能性が高い。これまでに発見された太陽系外惑星を見ると、スーパーアース型が圧倒的に多い。そしてその大部分は、恒星のハビタブルゾーンの外側、恒星系の寒い地域にある可能性が高い。そのため、水が豊富である可能性が高い。しかし、ガス惑星の周りを回っていることはあまりないため、氷の層は時間の経過とともにほとんど固まってしまうと考えられてきた。

その理由は、氷のさまざまな凝固点と融点に関係している。地球にある氷は0℃前後で溶ける。しかし、これは地球の大気圧くらいでしか当てはまらない。それ以上の気圧では、融点の異なる氷が何種類も存在する。少し複雑ですが、一般的に高圧の氷は融点がかなり高くなります。ですから、たとえ地質学的に活発な超地球があったとしても、氷を溶かすほど温暖ではないかもしれません。

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2016年5月現在、ケプラーミッションによって発見された太陽系外惑星の数。 (Credit: W. Stenzel/NASA Ames)

この新しい研究は、超地球が深海を形成するのに十分高温である必要はないことを示している。地熱や核熱によって表面の薄い水の層を溶かすことができ、亀裂やさまざまな水の相転移のおかげで、水は凍った表面のすぐ下の層まで這い上がることができる。このプロセスは、液体の水が豊富な海洋層を形成するのに十分である。スーパーアースの熱は何十億年も続くので、生命が進化するのに十分な期間、液体の海を維持できるだろう。

我々が太陽系外惑星について知っていることに基づけば、スーパーアースの海は、地球のような世界や氷の月よりも100倍多く存在する可能性がある。そしてそれは、我々が考えている以上に、生命が住む可能性のある場所があるということを意味している。


この記事は、BRIAN KOBERLEIN氏によって執筆され、Universe Todayに掲載されたものを、クリエイティブ・コモンズ・ライセンス(表示4.0 国際)に則り、翻訳・転載したものです。元記事はこちらからお読み頂けます。

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