なぜ冥王星の大気はこれまで考えられていたよりもずっと冷たいのか

2015 年 7 月 14 日は、人類が太陽系全体の探査をなんとか完了した歴史的な日として記憶されるでしょう。彼はこれを、NASA の探査機ニューホライズンズのおかげで実現しました。この探査機は、予期せぬ驚きを隠した準惑星である冥王星の上空を初めて飛行しました。

太陽系最大の氷河の存在や準惑星の地質学的多様性を示した冥王星の壮観な画像に加えて、NASA はその青みがかった大気に炭化水素が豊富であることも発見しました。ニューホライズンズによって得られたデータは、冥王星の外皮がこれまで考えられていたよりもはるかに冷たいことも示唆しており、この疑問はすぐに科学者の注目を集めた。

冥王星の霧のせいだ

「ニューホライズンズが取得した気温データについて初めて知って以来、それは謎でした」とカリフォルニア大学（サンタクルーズ校）のシー・チャン教授は説明する。彼のチームは、高度50キロメートル以上で冥王星の大気の温度がこれほど低い理由を説明するメカニズムを提案した。通常、水蒸気などの気体分子は熱を閉じ込める役割を果たします。 『Nature』誌に掲載された仮説によれば、冥王星の場合は異なるだろう。

張氏のチームによる研​​究は、準惑星を覆うガス粒子ではなく霧が惑星の冷却剤として機能することを示唆している。 Natureに掲載された研究によると、もやの一部である粒子は熱を吸収し、その後赤外線の形で放出し、宇宙にエネルギーを放射することで大気を冷却します。その結果、大気の温度は、これまで推定されていた-173℃ではなく、-203℃となりました。

「冥王星は、大気のエネルギー推定値がガスではなく固体のヘイズ粒子によって支配されている最初の既知の惑星である」とチャン氏は述べた。準惑星に現れる霧は、太陽からの紫外線が窒素とメタンをイオン化し、直径わずか数十ナノメートルの小さな炭化水素粒子を生成する化学反応の結果として形成されます。これらの粒子が大気中に降下すると、凝集体が形成され、それが表面に沈降することがあります。 「炭化水素粒子は冥王星の表面で観察される赤みがかった茶色の斑点に関連していると考えています」と張氏は言う。

地球科学研究所(IGEO) の隕石と惑星地球科学に関する CSIC 研究グループの責任者であるヘスス・マルティネス・フリーアス氏は、 Natureに掲載された研究は「興味深い」とHipertextualに説明しています。 「この研究は、粒子の分布、温度、放射効果に基づいて、冥王星に関する新しい仮説を提案しています」と、研究には参加していないマルティネス・フリーアス氏は言う。

今日提示されたモデルは「エレガントで一貫性のある」ものですが、彼の意見では、「この仮説を確認するには、より多くの実験データと構成データが必要です」。スペイン惑星学・宇宙生物学ネットワーク（REDESPA）のディレクター、マルティネス・フリーアス氏は、「この研究は、太陽系の惑星よりもはるかに、系外惑星にとって非常に役立つ可能性があると考えています」と語る。 NASAのジェット推進研究所のロバート・A・ウェスト氏（彼もこの研究には関与していない）の意見では、「モデルの結果はニューホライズンズによって決定された温度プロファイルと一致しており、冥王星の大気温度がその霧によって調節されていることを示唆している」 。」

ウェスト氏はマルティネス・フリーアス氏の意見に同意し、『 Nature』誌に発表された結果は、太陽系の外にある世界である系外惑星の大気中で何が起こるかをモデル化する際に影響を与えるだろうと強調した。しかし、科学者は、推論された光学特性が冥王星のヘイズで起こっていることを本当に表しているかどうかを検証する方法は現時点ではないと考えている。また、放出されると考えられる赤外線を検出するのに十分な感度を備えた機器も現在ありません。これは、2019年に始まる将来のジェームズ・ウェッブ望遠鏡の打ち上げによって達成されるでしょう。

この準惑星を取り囲む霧の影響を理解することは、海王星の衛星トリトンや土星の衛星タイタンなど、太陽系内の他の場所で何が起こっているのかを理解するのに役立つだろう、と著者らは述べています。 。さらに、公開された結果は、このタイプのヘイズを伴う大気を示す、太陽系の境界の外側に位置する可能性のある系外惑星の分析に関連しています。チャン氏によると、現在示唆されている仮説は、ハッブル望遠鏡を退役させる強力な装置であるジェームズ・ウェッブの打ち上げにより、数カ月以内に確認される可能性があるという。