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木星衛星イオに火山噴火

Posted by moonrainbow on 18.2024 衛星   0 comments   0 trackback
探査機ジュノーが木星衛星イオに超接近。驚くべき火山噴火の様子をとらえる

火山噴火の様子

探査機ジュノーが木星の衛星イオに接近し、鮮明な画像を撮影

 2011年に打ち上げられたNASAの探査機「ジュノー」は2018年より木星の軌道を周回している。ジュノーは、2024年2月3日、太陽系最大の火山王国である木星の第1衛星「イオ」に接近し、宇宙へ向けて高く吐き出される噴煙をリアルタイムで撮影した。

 この接近通過は2023年12月に続く2度目のもので、イオの地下に隠された激しい現象について理解する新たな手がかりをもたらしてくれると期待されている。

 ジュノーとイオとの距離は1500km。これは過去22年において、人類の送り出した探査機がもっともイオに接近した瞬間だ


多くの活火山を持つ木星衛星「イオ」
 
木星の第1衛星イオは、4つのガリレオ衛星(イオ、エウロパ、ガニメデ、カリスト)の中で最も内側を公転し、多くの活火山をもつ衛星として知られている。

 片側に木星、もう片側にエウロパやガニメデがあるため、まるで綱引きでもするように、重力によって引っ張られたり、押されたりしている。

 それによる摩擦はイオを加熱し、火山活動を活発化させているのだ


火山噴火の様子1
赤外線で示されたイオの活火山の位置/NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM

 イオは太陽系でも屈指の火山が活発な天体で、その表面には400ほどの活火山があり、急激な増光現象が確認されることもある

火山噴火の様子2
ジュノーが撮影した衛星イオ / image credit:NASA/Image processed by Kevin M. Gill

イオの火山からガスが噴出される様子の撮影に成功
 
このほどジュノーが撮影したのは、そうした火山から宇宙へ向けてガスが噴出される様子だ。

 NASAによると、イオは地球の月よりほんの少し大きい程度だが、その火山は地球のものよりはるかに大きく、数十km上空へ向けて煮えたぎる溶岩を噴出するという。

 例えば、イオ最大の火山である「ロキ・パテラ」は、地球最大の活火山「マウナ・ロア山」の2倍ほどの大きさだ


火山噴火の様子3
イオの表面から宇宙へ向けて噴煙が上がっている/NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Andrea Luck

イオの火山の謎の解明へ
 
2016年に木星軌道に到着したジュノーは、それ以来38日ごとに木星を1周しながら木星とその周辺を調査している。

 当初の計画では2018年に運用終了となるはずだったが、ミッションは延長され、現時点では2025年9月まで木星系の探査を続ける予定となっている。

 今回のような接近通過から得られるデータは、イオの火山活動を引き起こす原動力を解明する貴重な手掛かりになるだろう。

 イオの激しい火山活動の原因については2説あり、地下でかき回されているマグマの海か、イオの高温の金属でできた核によるもの、どちらかだろうと考えられている。

 どちらが真の原動力なのか? その答えは、ジュノーが集めたデータを分析すれば、今後数ヶ月で明らかになるだろうとのことだ


火山噴火の様子4
イオの生画像 / image credit:NASA / SwRI / MSSS

土星の衛星ミマス

Posted by moonrainbow on 14.2024 衛星   0 comments   0 trackback
厚い氷の下に海か 土星の衛星ミマス 国際チーム

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土星探査機カッシーニが2010年に衛星ミマスに接近した際に撮影した画像(NASAなど提供)

 土星の衛星ミマス(直径約400キロ)は、表面を覆う厚い氷の下に海がある可能性が高いと、フランス・パリ天文台などの国際研究チームが8日、英科学誌ネイチャー電子版に発表した。

 米欧の土星探査機カッシーニが観測したミマスの公転軌道や自転の動きなどを詳細に調べた結果、約46億年の太陽系の歴史に比べればごく最近に当たる2500万~200万年前に海ができたと推定した。

 土星の衛星エンケラドス(同約500キロ)や木星の衛星エウロパ(同約3100キロ)は、氷の下の海から蒸気が噴出する様子が観測され、海に生命が存在する可能性が期待されている。欧州宇宙機関(ESA)は昨年4月、エウロパなどの木星衛星を観測する探査機を打ち上げ、日本の研究者も協力している


2024年2月8日
時事通信よっり

土星衛星エンケラドスに生命の兆候

Posted by moonrainbow on 29.2023 衛星   0 comments   0 trackback
土星衛星エンケラドスに生命の兆候。探査機で回収できる可能性

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土星衛星エンケラドスの生命の兆候は探査機で検出できる可能性
 
土星の衛星、エンケラドス(エンケラドゥス)から噴出する氷柱には生命を構成する有機分子が存在すると考えられている。

 NASAのカッシーニ宇宙船による観測結果によると、科学者たちはこの氷柱内のアミノ酸が、宇宙探査機との接触に耐えうることを発見した。

 地球外生命の発見が期待されるエンケラドスは、内部に液体の水が存在すると考えられており(関連記事)、時折それを宇宙に噴出している。

 もしもこの衛星に生命が存在するならば、噴出された氷の粒子の中にその痕跡が閉じ込められているかもしれない。

 それを確かめる上で問題となるのは、生命の痕跡を傷つけることなく回収する方法だ。そして今回の研究によるなら、それは探査機による回収の衝撃に充分耐えられるという


時速1万5128kmの衝撃にも耐えうるエンケラドスの有機分子
 
これは次のような実験によって確認されたものだ。

 まず高電圧をかけた針に水を通す。電荷によって水が微小な水滴に砕けるので、それを真空の中に飛ばす。すると水滴のひとつひとつが結晶化して、氷の粒子になる。

 ここに銃弾のようなものを射出して氷の粒に衝突させ、その時の様子を観察するのだ。

 その結果、氷の粒子に含まれるアミノ酸(生命の存在を示す重要なサインの一つだ)は、時速1万5128kmまでの衝撃なら耐えられることがわかった。

 つまりエンケラドスから噴出する氷の粒子に閉じ込められたアミノ酸は、探査機と衝突してもちっとも壊れないということだ


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エンケラドスから噴出される氷柱 / image credit:NASA

地球外生命は発見されるか?
 
この事実が重要なのは、エンケラドスにいるかもしれない生命の存在を確かめるには、そこにある壊れていない化合物を分析する必要があるからだ。

 そのための手っ取り早い方法が、エンケラドスから噴出した氷の粒子を探査機で回収することなのだが、その衝撃にアミノ酸のような生命の痕跡が耐えられるかどうかわからなかった。

 だが今回の結果によるなら、それでまったく問題ないということになる。

 「私たちの研究は、エンケラドスから噴出する氷ならば、それが可能であることを示しています」と、カリフォルニア大学サンディエゴ校のロバート・コンティネッティ氏はプレスリリースで述べている。

 また今回の実験は、エンケラドスを念頭に置いたものだが、その結果はそれ以上の意味を持つ。

 たとえば木星の衛星エウロパなど、水が存在するほかの衛星にもアミノ酸があるのだとすれば、同じ方法でその証拠を回収できるかもしれない。

 この研究は『PNAS』(2023年12月4日付)に掲載された


2023年12月22日
カラパイアより

土星衛星エンケラドの地下海リンが大量に存在

Posted by moonrainbow on 21.2023 衛星   0 comments   0 trackback
エンケラドの地下海に大量のリンが存在

エンケラドスの間欠泉
2009年に「カッシーニ」が撮影したエンケラドスの間欠泉。この画像では30か所以上の噴出が確認された(提供: NASA/JPL/Space Science Institute)

探査機「カッシーニ」のデータと実験から、土星衛星エンケラドの地下海に生命の必須元素であるリンが大量に存在する証拠が見つかった。

土星の第2衛星エンケラドス(エンセラダスなどとも表記)は直径約500kmで、水の氷を主成分とする氷衛星だ。NASAなどの開発・運用した探査機「カッシーニ」によって、エンケラドスの南極域の割れ目から大量の水蒸気が間欠泉として噴出している様子が観測され、エンケラドの地下には液体の海が存在することが確実だと考えられている。

これまでの探査で、エンケラドスの水蒸気からは塩分・二酸化炭素・アンモニアや複雑な有機物が見つかっている。 2015年には二酸化ケイ素の微粒子が検出されたことから、内部海は岩石質のコアと接していて、海底に熱水噴出孔が存在すると推定されている(参考:「エンケラドの地下海に熱水環境」)。

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エンケラドの内部の想像図。 水の氷でできた地殻と岩石質のコアの間に、深さ10km程度の液体の内部海があり、この海水がエンケラドの南極域から噴出している。の海底には熱水噴出孔があると推定されている(提供:NASA/JPL)

もし熱水噴出孔が存在するなら、エンケラドスには液体の水・有機物・エネルギー源という、生命の誕生と生存に必要な要素が全て完結していることになる。注目を集めているが、生命に必要な元素のうち、どの種類の元素がどれだけ内部海に存在しているのかについては、これまでわかっていなかった。

独・中心自由大学のFrank Postbergさんを中心とする西部の研究チームは、カッシーニがエンケラドスの間欠泉の微粒子を分析したデータから、数百個の微粒子の組成を調べた。その含有量から推定すると、エンケラドの海水にはリン酸が1~20mmol/Lも含まれていることになる(mmolは1000分の1mol) 、1molは約6×10 23個の分子数)。これは地球の海水に含まれるリン酸の数千~数万倍にもなる濃さだ。

この発見を受けて、東京工業大学生命地球研究所の関根康人さんを中心とする研究チームは、エンケラドの海水の組成を模した模擬海水と、海底の岩石コアを想定した炭素質隕石の粉末と反応させる実験を行った。 その結果、エンケラドの海水はアルカリ性で炭酸イオンを重視しているために、リン酸が海水に溶け出して高い濃度になることがわかった。には陰イオンとして炭酸イオンやリン酸イオン、陽イオンとしてカルシウムイオンなどが存在するが、エンケラドの環境では炭酸イオンがカルシウムと緊張して「カルシウム炭酸塩」を作りやすく、「カルシウムリン酸塩」 「のリン酸イオンはカルシウムを手放して海水に溶け出しやすい」というもの。

関根さんたちが見つけました、太陽性で炭酸イオンが濃いという水環境の条件は、遠く離れた氷天体であればどこでも実現する可能性があり、土星の他の衛星や天王星・海王星の衛星、冥王星などに内部海があれば、どこかもリン酸の濃集は途中うる。 さらに、「はやぶさ2」が探査した小惑星リュウグウの母天体などでも多分起こらないという。

リン(P)は、炭素(C)・水素(H)・酸素(O)・窒素(N)・硫黄(S)などと並んで、地球の生命を構成する主要な元素の一つだ。やRNAに含まれるだけでなく、細胞膜の材料であるリン脂質や、細胞がエネルギーを消費・する保存のに使うアデノシン三リン酸(ATP)にも含まれる。

しかし、現在の地球の海水に含まれるリンの量は非常に少ない、宇宙での組成比でもリンは炭素・酸素・窒素の1000分の1、水素の1000万分の1程度しかない。どうやってるのか(リン酸)が集まり、最初の生命の物質となったのかは謎となっている。 今回の発見は、リン酸が濃集する環境が地球外に存在することを初めて示した大きな成果であるとともに、原初の地球でもアルカリ熱水環境が生命の誕生に利益をもたらした可能性を示すのだ


2023年6月16日
AsttroArtsより

土星の衛星エンケラドゥスから噴きあがる巨大な水柱を発見

Posted by moonrainbow on 07.2023 衛星   2 comments   0 trackback
土星の衛星エンケラドゥスから噴きあがる巨大な水柱を発見

衛星「エンケラドゥス」

土星の衛星エンケラドゥスから巨大な水柱を発見

 土星の衛星「エンケラドゥス」の表面から吹き出す、壮大な水蒸気の水柱が観察されたそうだ。その長さは約1万km、日本からアメリカまでの長大なものだ。

 エンケラドゥスはその地下に液体の海が存在し、生命の発見が期待されている衛星だ。

 サウスウエスト研究所のクリストファー・グライン博士によれば、「太陽系で最もダイナミックな天体の1つで、地球外生命捜索の最高のターゲット」であるという。

 今回のジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡(JWST)による観察では、エンケラドゥスが水蒸気でまるでドーナツのような軌跡を描いていることが確認されている。

 この発見を受けて、来年もまたJWSTによるエンケラドゥスの観察が行われる予定であるそうだ


エンケラドゥスから噴きだす膨大な水蒸気が土星系の水の供給源
 
ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡(JWST)によって観察された土星衛星「エンケラドゥス」の水蒸気のプルームは、長さ約1万kmと巨大なものだ。

 エンケラドゥスの直径は約500kmなので、自身の20倍もの水蒸気を噴き上げているということになる


衛星「エンケラドゥス」1
JWSTのNIRSpec(近赤外線分光器)の画像から、エンケラドスの南極から噴出する水蒸気プルームが、エンケラドス自体の大きさの20倍以上にも広がっていることがわかる / image credit:NASA、ESA、CSA、Geronimo Villanueva (NASA-GSFC), Alyssa Pagan (STScI)

 この衛星から噴出された氷の粒や水蒸気はこれまでにも観察されているが、JWSTによる最新の観察は驚くべき真実を伝えている。

 この衛星はわずか33時間で巨大な土星を1周する。その間に水蒸気プルームを噴出し、まるでドーナツのような軌跡を残すのだ。

 それは土星系の水の供給源でもあるようだ。JWSTの観測データによると、水の3割はエンケラドゥスの軌跡に残るが、残りの7割は土星系のその他の領域へと散らばっていくという。

 このような水蒸気プルームのドーナツ(ウォータートーラス)が視覚的に示されたのは初めてであるとのこと。それはJWSTの並外れた性能を証明するものでもあるそうだ


Enceladus Plume and Torus


エンケラドゥスの南極から噴き出す水蒸気によって形成される水のドーナツ「ウォータートーラス」を可視化したもの。水の3割はトーラス内にとどまるが、残り7割は土星系へと散らばっていく/NASA’s Goddard Space Flight Center), A. Pagan (STScI), L. Hust

来年はエンケラドゥスの生命と居住可能性を調査
 
今回の発見を受け、今回の研究チームは来年もJWSTでエンケラドゥスを調べる予定になっている。

 そのときの主なターゲットは、有機物や過酸化水素だ。これはエンケラドゥスの居住可能性を知る手がかりとなる。

 「過酸化水素がとりわけ興味深いのは、これまで発見されたものよりずっと強力な代謝エネルギー源となるからです」(グライン氏)

 来年の観測では、今回の10倍の信号対雑音比で観察が行われる。つまりはより詳しい観察が可能になるということだ。

 エンケラドゥスはその地下の海に生命の存在が期待されているが、今後の観測ではどのような発見があるのか楽しみに待っていよう。

 また、こうした水蒸気プルームの時間による変動を理解することは、今後の惑星科学ミッションを計画するうえでも大切であるとのこと。

 現在エンケラドゥスの生命の痕跡を探るべく「Enceladus Orbilander計画」が提案されているが、今回のような研究は、海のサンプルを回収するために探査機をどこに送り込むべきか正しく判断するヒントになるそうだ。

 この研究は『Nature Astronomy』に掲載される予定だ。現在はその未査読版を閲覧することができる


2023年06月02日
カラパイアより
 

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