土星探査機カッシーニ、エンケラドスの間欠泉に突入

上空約50キロを通過し内部海のサンプル採取へ

2015.10.29
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10月28日、探査機カッシーニは土星の衛星エンケラドスのプルームへ最接近通過を果たした。(Image by NASA/JPL-Caltech)
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 NASAは10月28日、土星探査機カッシーニが土星の衛星エンケラドスの南極上空およそ49キロの接近通過(フライバイ)に成功したと発表した。数日中にデータを地球に送る予定。

 今回のミッションは、エンケラドスの南極付近から噴出する「プルーム」と呼ばれる巨大な間欠泉の中を探査機が通過し、そのサンプルを採取すること。プルームが高さ数千キロにも達するのは、この衛星表面の裂け目から少なくとも101個の間欠泉が水蒸気と氷を噴き上げているためだ。

 26日に開かれたNASAの記者会見で、カッシーニ計画の科学者カート・ニーバー氏は、「エンケラドスは海があるというだけではなく、これまで観測してきたように、生命が生きられる環境が整っている可能性があります。我々は地球以外の海から、これまでで最良のサンプルを採取するでしょう」と述べていた。

 エンケラドスのプルーム通過はこれまでにも行われてきたが、今回のような低空での観測は初めて。エンケラドスの上空わずか49キロの高さをかすめるカッシーニは、過去には得られなかった重い粒子を採取し、そこから新たな有機物質が見つかる可能性がある。

 カッシーニは時速約3万600キロという速さで飛行しているため、今回のフライバイはわずか数十秒で終了。だが、地球に送られてくるデータはその後数週間かけて分析され、多くの示唆を与えてくれるだろう。(参考記事:「生命は地球の外にも存在するのか?」

横から見た土星の環の上に浮かぶエンケラドス。氷に覆われたこの衛星に対し、カッシーニは何度もフライバイによる探査を行ってきた。(Photograph by NASA)
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プルームはデータの宝庫

 1997年に地球を後にしたカッシーニは、生命を直接検出できる装置を搭載していないが、エンケラドスに地球外生命を維持できる条件があるかどうかについて重要な知見をいくつももたらしてきた。

 米国下院科学・宇宙・技術委員会がこのほど開いた聴聞会で「エンケラドスでは発見が相次いでいます」と発言したのは、米コーネル大学の惑星科学者ジョナサン・ルニーン氏だ。「地球型の生命に必要な、液体の水、有機物、鉱物、エネルギーなど全てがあるという証拠を、カッシーニはエンケラドスのプルームの中に見つけているのです」

 このプルームをカッシーニが初めて発見したのは2005年。それから10年で、同探査機はこの星の海にまつわる数多くのデータを集めてきた。

水蒸気と氷からなる巨大なプルームがエンケラドスの南極周辺から噴き出ている。カッシーニは有機分子をはじめ、生命に必要な化学成分をプルームの中から検出している。(Photograph by NASA)
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 プルームの中を通過した2008年のフライバイでは、メタン、プロパン、アセチレン、ホルムアルデヒドなど、生命進化の出発点である有機分子が検出されている。カッシーニ計画の科学者、ハンター・ウェート氏は、「宇宙生物学の観点からは、エンケラドスは太陽系で最も興味を感じる場所の一つです」と語る。

 その1年後には、プルームの氷の粒子から塩分が見つかった。この発見をした科学者は、「エンケラドスの地下に液体の水がなければならない。それが、検出された塩分濃度を説明する唯一の方法」と説明した。

 今年3月には、海中環境をさらに具体的に物語る興味深い研究成果が発表された。日欧米の科学者らはカッシーニの機器を使い、土星のE環に微小なシリカ粒子を発見。シリカは砂や石英の中に見られる物質であり、これらがなぜ土星の環から見つかるのかが問題となった。

2005年にプルームが発見されて以来、カッシーニはエンケラドスを間近で観測してきた。2015年10月28日、探査機はこれまでにない詳細なデータを求めてプルームの中に飛び込んだ。(Photograph by NASA, JPL, Space Science Institute)
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 研究チームは最終的に、エンケラドス内部の海に熱水活動があり、これにより生まれた粒子がプルームとして吐き出され、土星のE環に加わったに違いないとした。(参考記事:「土星の衛星エンケラドスに生命の新たな可能性」

 この発見により、エンケラドスには氷の外殻に覆われて活動を続ける内部海があることがかなり明白になった。だが、深さはどのくらいなのか。9月、カッシーニが撮影した画像7年分を精査した研究チームが推定値を公表。研究の過程で、チームはエンケラドスが土星を周回する際のわずかなふらつきを検出した。エンケラドスの内部が固体なら、ふらつきがずっと小さくなるはず。したがって深さ26~31キロの液体の層が全球に広がり、氷の外殻と核を隔てていることを示唆した。(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」

氷でできたエンケラドスの外殻は広大な海の上に乗っている。流動する海に揺られるうちに、波状の模様や深いしわができた。(Photograph by NASA)
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「無料サンプル」

 NASAは今回のフライバイで得たデータによって、エンケラドスには生命を育める条件があるという多くの根拠がさらに確実になるだろうと大きな期待を寄せている。

 カッシーニ計画の科学者リンダ・スピルカー氏は、NASAの記者会見で「有機物は既に確認しています」と話した。「メタン、二酸化炭素など、いくつもの重要な生命の材料が見つかっています。そして今回はかつてない低空でプルームを通過することで、もっと大きな粒子を採取したり、ガスと粒子の濃度がもっと高いところを探査できる可能性があります。また、これまで目にしたことのない、あるいは我々の検出限界を超えていた有機物も新たに見つかるかもしれません」

土星の衛星エンケラドスの海
カッシーニが撮影した画像7年分以上を分析した結果、エンケラドスの氷の外殻と岩石の核との間に、全球を覆う液体の海が存在することが分かった。(NG STAFF SOURCE: NASA)
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 NASAのウィッシュリスト上位に位置するもう一つの狙いは、カッシーニが水素分子を検出することだ。それができれば、エンケラドスの海底で熱水活動がどの程度活発に起こっているのかを知る手がかりになる。しかも、水素分子は有機体にとって優れたエネルギー源となる。太陽光など他のエネルギー源から切り離された環境ではなおのことだ。

「このプルームは無料サンプルなのです」とルニーン氏は話す。「そこへたどり着く手段さえあれば、好きなだけ取れるのです。掘削したり、ハンマーで叩いたり、あるいはジュール・ヴェルヌ風の物語のように海底の割れ目に入ったりする必要はないということです」(参考記事:「高井研 私を氷衛星地球外生命探査に連れてって エンケラドゥスvsエウロパvsケレス」

文=Mark Strauss/訳=高野夏美

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