タイタンの赤道付近にメタンの湖

2012.06.14
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土星の衛星タイタンにある炭化水素の湖(想像図)。

Illustration by Detlev van Ravenswaay, Picture Press/Getty Images
 土星の衛星タイタンには、砂漠のように乾燥していると考えられてきた赤道付近の低緯度地域にも、液体メタンの湖や沼地が存在するようだ。NASAの探査機から送られてきた画像の解析からわかった。 タイタンは太陽系で唯一、厚い大気層を持つ衛星だ。大気は有機分子を含んで“もや”のようになり、激しく動いている。この有機分子の中に、私たちが知っているタイプの生命体の素材となるものが含まれていると考える科学者もいる。

 タイタンはまた、太陽系で地球以外に唯一、地表にまとまった量の液体を持つ天体でもある。土星軌道を回るNASAの探査機カッシーニがこれまでに送ってきたデータから、タイタンの低温の極地方には、数百の湖があることがわかっていた。

 タイタンの表面温度は摂氏約マイナス183度。温度が低すぎて液体の水は存在できない。湖は、水ではなく液化したメタンやエタンなどの炭化水素で満たされている。

 カッシーニの画像の解析から、このほど初めて、タイタンの赤道付近に炭化水素の湖と思われる暗い領域があることがわかった。

 アリゾナ州ツーソンにあるアリゾナ大学の惑星学者で、この研究を率いているケイトリン・グリフィス(Caitlin Griffith)氏は、「ユタ州のグレートソルト湖に匹敵する面積約2400平方キロの湖が低緯度地域に存在する証拠を見つけた。深さは少なくとも1メートルはある」と説明する。「地球で言うと沼地にあたるような、足首から膝くらいまでの深さの小さく浅い池も、いくつか存在する形跡がある」。

◆液体メタンのオアシス

 極地方の湖の存在などを根拠に、タイタンではメタンが大気と地表の間を循環して、地球の水にあたる役割を果たしていると推測されている。メタンは天然ガスの主成分だ。しかしこれまで、タイタンの低緯度地域は、大半が波紋を描く砂丘に覆われた乾燥地帯だと考えられてきた。

 低緯度地域の湿り気については、手がかり程度の情報しか得られていなかった。例えば2005年に欧州宇宙機関(ESA)の探査機ホイヘンスがタイタンの赤道付近に着陸し、雨水が流れたように見える跡を捉えている。

 また後に、カッシーニによる画像が、乾ききっていると思われてきたこの地域で嵐が発生した証拠を示していることがわかった。

 しかし、グリフィス氏らは、今回確認された湖をメタンの雨が溜まったものとしては説明できないと考えている。メタンの循環モデルはいくつも提案されているが、いずれのモデルで考えても、降雨だけで低緯度地域に大量の液体が安定して存在することはありえないからだ。

「低緯度地域の地表に溜まった液体はすぐに蒸発してしまい、大気循環で最終的には極地方に運ばれる。極地方には広大な湖が出現する。極地方の湖の存在は簡単に説明できるが、低緯度地域の湖は簡単には説明できない」とグリフィス氏は話す。グリフィス氏は1つの可能性を指摘する。「私たちが見つけた低緯度地域の湖の存在は、地下にメタンの源があって、それが地表にあふれて地面を湿らせている可能性を示唆する。つまりタイタンのオアシスだ」。

◆低緯度の湖がメタン循環全体の源か

 低緯度地域の湖がどのくらいの期間タイタンの地表に存在し続けるか不明だが、カリフォルニア工科大学の惑星学者オデド・アーロンソン(Oded Aharonson)氏は、メタンが地下から来た可能性が高いという見解に同意する。アーロンソン氏は今回の研究チームに参加していない。「低緯度地域に大量の液体が存在し続けるとしたら、タイタンの地下の水文学的活動を考える必要があるだろう」。

 実際、アーロンソン氏は、以前から謎とされてきたタイタンにおける液体炭化水素全体の源が、この低緯度地域の湖かもしれないと考えている。これらの化合物がこの地域で最初に地表に上がってきて、そこからタイタンのメタン循環が始まるということだ。

「赤道付近の地下にメタンが存在して、それが地表に出てきているのだとすれば、それは実際にメタン循環の源になりうる」とアーロンソン氏は話している。

 タイタンの低緯度地域の湖についての論文は、「Nature」誌の6月14日号に掲載されている。

Illustration by Detlev van Ravenswaay, Picture Press/Getty Images

文=Andrew Fazekas

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