土星衛星「エンケラドゥス 」の謎の間欠泉。氷の亀裂から海水が噴出するという説

　土星の第2衛星「エンケラドゥス」は太陽系の中で最も白く、氷の衛星としても知られており、生命体が潜んでいるの可能性を秘めている。

　2006年、エンケラドゥスを訪れた探査機「カッシーニ」によって、”虎縞模様（タイガーストライプ）”の裂け目から噴出する間欠泉が観察された。

　間欠泉は一定周期で水蒸気や熱湯を噴出する温泉で、エンケラドゥスのそれは宇宙めがけて毎秒最大200キロも放たれる壮大な噴水だ。

　新しい研究では、この間欠泉には「数千年にわたる冷却サイクル」と、それによる「氷の成長」が関係していると仮説を唱えている。

　氷の成長による圧力の高まりが氷殻に亀裂を生じさせ、海水が地表へと噴出する通路が開くというのだ。

氷の衛星「エンケラドゥス」の火山活動

　エンケラドゥスは、直径504キロの土星の第二衛星で、その表面は厚さ20〜30キロの氷に覆われている。

　地表温度はマイナス200度という極寒の世界だが、これまでの調査では氷の下に液体の海が存在している可能性が明らかにされている。

　海水はどうやら「氷火山活動」によって宇宙に噴出しているらしいのだが、この小さな氷の衛星でこれほどの地質活動が維持されているメカニズムは、これまで大きな謎とされてきた。

　「科学者からも一般人からも注目されてきました」と、カリフォルニア大学デービス校の地球物理学者マックス・ルドルフ助教は話す。

　今回、彼らが『Geophysical Research Letters』で発表した研究では、物理モデルを用いて、氷殻に亀裂が入り、そこから水が宇宙に噴出する条件が探られている。

　土星を周回するエンケラドゥスの軌道は長い時間をかけて変化している。これに合わせて、エンケラドゥスでは数百万年単位の寒暖サイクルが繰り返されている。

　当然、寒冷期には氷の殻が厚くなるのだが、面白いことに氷は下へ向かって成長する。湖の水面の氷と同じだ。 Enceladus is an Active World

氷の成長で海に圧力がかかり亀裂が生じる

　こうした下向きの氷の成長が、エンケラドゥスの間欠泉を作り出している可能性はある。

　水の体積は、液体よりも氷の方が大きい。だから氷が形成されると、それだけ海に加わる圧力が上昇する。こうした圧力は氷殻にも負荷をかけ、水の通り道となる亀裂を生じさせる。

　エンケラドゥスの表面には特徴的な虎縞模様のような亀裂があるが、今回の研究によるなら、海の圧力はこれを生じさせる十分な力があるようだ。

　ただし、海の圧力と熱収縮を考慮すると、その圧力が水を宇宙に噴出させるほど高くはならないことも確かめられている。

　「興味深いと思います。今回提案されたモデルなら、やがてエンケラドゥス南極にある複数の亀裂（虎の縞模様）にいたる最初の亀裂の形成を説明できます」と、ロチェスター大学の中島美紀は第三者の立場からコメントする。今回の仮説は、「格調高く、有望」であるという。

間欠泉の正体は沸騰した海の水という仮説

　ルドルフ助教は今回、海の圧力が間欠泉の直接的な原因ではないと結論づけている。では何が間欠泉を作り出しているのか？

　それは中島助教らが2016年に発表した仮説で説明できるという。

　エンケラドゥスには大気がない。そのため氷に亀裂に入ると宇宙の真空さらされ、すぐに沸騰してしまう。これが間欠泉の正体だというのだ。

　エンケラドゥスには亀裂から氷の溶岩が流れ出た痕跡が見られない。中島助教の仮説は、こうした観察と整合的だ。

エウロパの噴出との違いは？

　一方、やはり氷の世界が広がる木星の衛星「エウロパ」にも、似たような噴出がある可能性も指摘されている。

　しかしルドルフ助教によると、海の圧力と自然噴出のメカニズムでは、エウロパに存在するとされる氷火山を説明できないのだという。

　つまり噴出の原因を特定するためにはさらなる観測が必要ということだ。ルドルフ助教はNASAが開発を進めている木星探査機「エウロパ・クリッパー」のミッションを心待ちにしているという。

References:On icy moon Enceladus, expansion cracks let inner ocean boil out / written by hiroching / edited by / parumo
あわせて読みたい
土星の衛星「エンケラドゥス」に生命体の兆候あり。地球の熱水噴出孔と似た環境を確認

エンケラドゥスの海には、生命が生存可能な条件が整っている可能性（米研究）

ここにいるかも？木星の衛星エウロパに水蒸気があることを示す証拠を発見（NASA）

土星の衛星「タイタン」の最大の海の深さは少なくとも300メートル

デス・スターのような土星の衛星「ミマス」に海がある可能性、生命の存在にも期待

この記事に関連するキーワード

キーワードから記事を探す

• 間欠泉
• エンケラドゥス
• 氷
• 膨張
• 海
• 天文学