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新しく発見された地球とほぼ同じ大きさの惑星の上に活火山が多く存在し、その噴出物によって大気が維持されている可能性があることが、学術誌『Nature』に掲載された新たな研究から明らかになった。

LP 791-18 dと呼ばれるこの太陽系外惑星は、地球から約90光年離れたコップ座にある赤色矮星の周りを回っている。研究チームによると、この惑星は地球よりもわずかに大きく、質量も大きい。そして、おそらく私たちの惑星よりもはるかに火山活動が活発であるとのことだ。

「LP 791-18 dは潮汐ロックされており、同じ面が常に恒星に面しています」と、この研究を計画・監督したモントリオール大学太陽系外惑星研究所の天文学教授Björn Benneke氏は声明で述べている。

「昼側はおそらく、表面に液体の水が存在するには熱すぎるでしょう。しかし、この惑星の至る所で起きていると思われる火山活動の量は、大気を維持することができ、それによって夜側で水が凝縮することができるかもしれません」と、Benneke氏は述べている。

研究チームは、NASAの太陽系外惑星探査衛星(TESS)スピッツァー宇宙望遠鏡のデータを用いて、LP 791-18 dを発見し、その特徴を明らかにした。

TESSは、地球周回軌道上から太陽系外惑星を探索する衛星で、太陽系外惑星が恒星を横切るときに生じる輝度低下を、衛星の視点から観測している。

スピッツァーは2020年1月に引退し、LP 791-18 dの観測は、赤外線に最適化されたスコープが廃止される前に行った最後の観測のひとつであるとのことだ。

LP 791-18 d は、LP 791-18 b と c と共に、この特定の星系で発見された3番目の惑星である。最も外側にある惑星dは、地球の約2.5倍の幅があり、少なくとも7倍以上の質量があると研究チームは述べている。

惑星cとdは、赤色矮星の周りを公転している間に、互いに比較的接近して通過する。これらの相互作用は、新発見の太陽系外惑星にとって重要な影響を与える。

「より質量の大きい惑星cが接近するたびに、惑星dに重力的な引っ張りが生じ、その軌道がやや楕円になります」と、NASA関係者は同じ声明で述べている。

「この楕円軌道上で、惑星dは恒星の周りを回るたびにわずかに変形しています。これらの変形は、惑星内部を大幅に加熱し、惑星表面で火山活動を引き起こすのに十分な内部摩擦を作り出すことができます。木星とその衛星のいくつかは、イオに同じような影響を与えています」。

このような「潮汐加熱」によって、木星の4つの大きなガリレオ衛星の1つであるイオは、太陽系で最も火山活動が活発な天体となっています。イオは二酸化硫黄を主成分とする薄い大気を持っているが、はるかに大きいLP 791-18 dは火山性ガスをより多く蓄えている可能性がある。また、Benneke氏が指摘するように、この惑星の夜側は液体の水を維持できるほど気温が低い可能性がある。

だからといって、d 惑星が生命を宿すのに最適かというと、必ずしもそうではなく、火山が多すぎて生命の生存には適していない可能性がある。しかし、この新発見の惑星は、宇宙生物学者や太陽系外惑星の大気の形成と進化に興味を持つ研究者にとって、魅力的なターゲットであることは間違いない。

この研究の共著者である、カリフォルニア工科大学のNASA太陽系外惑星科学研究所のJessie Christiansen氏は、同じ声明の中で、「地球やその先の生命の起源を広く研究する分野である宇宙生物学の大きな疑問は、テクトニック活動や火山活動が生命にとって必要であるかどうかです」と述べている。

「大気を提供する可能性があることに加え、これらのプロセスは、そうでなければ地殻に沈んで閉じ込められてしまうような物質をかき集め、炭素のような生命にとって重要であると考えられる物質を含む可能性があります」と、Christiansen氏は付け加えた。

この星系での追跡調査は、おそらくすぐに行われることだろう。:LP 791-18 c はすでに将来のジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の観測対象として承認されており、惑星 d もそのリストに入る可能性がある。


論文

参考文献

研究の要旨

後期M矮星の周囲にある温帯地球サイズの太陽系外惑星は、惑星がどのような条件でホスピタリティの高い気候条件を作り出せるかを探る貴重な機会である。小さな恒星半径は大気通過シグネチャーを増幅し、N2やCO2が支配するコンパクトな二次大気であっても、既存の観測装置で特徴付けることが可能だ。しかし、大規模な惑星探査にもかかわらず、後期M矮星周辺の低温地球サイズ惑星の検出は稀で、一見同じ組成を持つ岩石型惑星の共鳴連鎖であるTRAPPIST-1系では、まだ揮発性の証拠を示していない。ここでは、冷温帯のM6矮星LP 791-18を周回する温帯地球サイズの惑星を発見したことを報告する。今回発見された惑星 LP 791-18d は、半径 1.03 ± 0.04 R⊖、平衡温度 300-400 K で、常夜灯があるため水の凝縮が可能であると思われる。LP 791-18d はコプレーナ システムの一部であり、ガスまたは揮発性エンベロープを保持する海王星以下のシステムで温帯系外地球を調査するこれまでにない機会を提供します。通過タイミングの変動の観測に基づいて、 海王星未満の LP 791-18c の質量は 7.1 ± 0.7 ⊕であり、質量は 791-18c であることが分かった。0.9+0.5 _−0.4 _?⊕0.9−0.4+0.5⊕太陽系外地球LP 791-18dの海王星未満との重力相互作用により、LP 791-18d の軌道の完全な円化が妨げられ、その結果、LP 791-18d内部の潮汐加熱が継続し、おそらく表面で強い火山活動が起こる。

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