準惑星ケレスで「ありえない」アンモニアを発見か

異端の準惑星は太陽系の外縁で生まれて小惑星帯へ飛ばされた?

2015.11.13
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太陽に照らされる準惑星ケレスの北極周辺。2015年4月14日・15日に、NASAの探査機ドーンがケレスを撮影した。(Credits: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA, Photograph by NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA)
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 準惑星ケレスを今年の3月から周回しているNASAの探査機ドーンによる新たな観測結果が議論を呼んでいる。46億年前に生まれたこの天体は、より低温の太陽系外縁部から、火星と木星の間にある小惑星帯へ飛ばされてきた可能性があるというのだ。

 この研究成果は11月9日、アメリカ天文学会・惑星科学部会の年次大会で報告された。ケレスの地表にアンモニア化した鉱物があるというドーンの発見は、興味深いシナリオを示唆する。この物質が存在するということは、ケレスが生まれたのは海王星の軌道よりもさらに外側であり、鉱物ができたときは太陽から遠すぎて、アンモニアが蒸発したり分散したりしなかったということになる。その後の5億年のどこかの時点で、ケレスは重力の作用で太陽系の内側に飛ばされ、火星と木星の間の小惑星帯までやってきたという筋書きだ。(参考記事:「NASAの宇宙探査機、準惑星の探査をいよいよ開始」

 もちろん、別の可能性もある。

 米サウスウェスト研究所のシモーネ・マルキ氏は「ケレスはずっと遠くで現在の形になり、小惑星帯に移動してきたのかもしれませんし、あるいは太陽系外縁部の物質をまとって今の位置で形成されたのかもしれません」と話す。

 ケレスがどこか別の場所から小惑星帯にやってきたという考えは、突拍子もないというわけではない。そもそも、岩石でできた周辺の天体のいずれともケレスは似ていないのだ。球状で、小惑星帯では他を大きく引き離して最大であり、水の含有量も一帯では突出している。むしろ、小惑星帯より外側にある木星や土星を周回する氷衛星を暖めたような状態だ。(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」

NASAの探査機ドーンからの画像を合成した、ケレスのクレーター「オッカトル」。不思議な明るい点が集まっており、その組成は未解明だ。(参考記事:「準惑星ケレス、謎の明るい点は水蒸気噴出か」)(Photograph by NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA)
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 研究者たちは長年ケレスを観察してきたが、地上の望遠鏡では地球の大気が障害となり、確信をもってアンモニアを特定できなかった。ケレスを周回する探査機ドーンは観測には理想的な位置にあり、地表にある分子がさまざまな波長の光をどう反射するかを調べられる。ドーンによる研究に取り組むカーリ・ピータース氏らのチームは、この波長の中に、他の物質に混じってアンモニア化層状珪酸塩の痕跡を見つけ出した。地球上の土に似た鉱物だ。

 アンモニアのような揮発性の分子が現在のケレスの位置にあれば、単独では温度が高すぎて蒸発してしまう。したがって、このアンモニアは小惑星帯よりもずっと低温のどこかで鉱物と合わさった可能性が非常に高い。ケレスははるか遠くから現在の位置まで飛んできたか、太陽系外縁に由来するアンモニアを含む物質が表面に降り注いだかのどちらかということになる。(参考記事:「小惑星で水と炭素の存在を初めて確認」

 米ミズーリ州セントルイスにあるワシントン大学の惑星研究者、ウィリアム・マッキノン氏は、2つのシナリオの中ではケレスは極寒のなかで形成されたという推測がより妥当だとして、「低温のため固体状のアンモニアの小石がセレスを覆うほど降り注いだというアイデアは、つじつまが合いません」と指摘する。そうだとすれば小惑星帯の天体がいずれもアンモニアに覆われているはずだが、そのような観測結果は出ていないからだ。

 だが、実際に起こったのがどちらのシナリオなのかをピータース氏のチームが判断するのは簡単ではない。ケレスにあるクレーターの大きさと数の独特な分布は、いわば指紋のようなものであり、どちらが正しいにしてもシナリオとの整合性が取れなければならない。原則的には、研究チームはケレスのクレーターを分析し、どちらの予測が適切か突き止めればいいだけだ。しかし、マルキ氏によれば、「ケレス全体のクレーターの分布、なかでも大きなクレーターがないという点は、どちらのシナリオとも合わないのです」という。(参考記事:「ベスタの北極、探査機ドーンが撮影」

 また、アンモニアの特定自体が誤りという可能性もある。ケレスの地表から得られた光の波長は、小惑星帯で簡単に形成されるマグネシウム鉱物「ブルーサイト」と説明する研究者もいる。「これがブルーサイトのものではないとなぜ彼らが確信をもって結論を言えるのか、私には理解できません」と、以前からケレスのアンモニア化合物を探し続けている米ジョンズ・ホプキンス大学応用物理学研究所のアンディ・リブキン氏は言う。

 しかし、今回の研究結果が誤りだと決めるのはまだ早い。完全な分析結果は、近く「ネイチャー」誌に掲載されるが、専門家の批判に耐える可能性はあるだろう。リブキン氏いわく、「彼らはアンモニア化層状珪酸塩で7番勝負の3勝目を挙げ、あと1勝のところまで来ているのかもしれません」

文=Michael Greshko and Nadia Drake/訳=高野夏美

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