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 土星最大の衛星「タイタン」にはメタンの湖が存在するが、そこには時折「魔法の島」が出現する。

 新たな研究によれば、それは「凍りついた多孔質(ハチの巣のように表面にたくさんの空洞がある状態)の有機固体」が浮かんだものである可能性が高いそうだ。

 タイタンのたっぷりとした大気には、さまざまな有機物が含まれている。それが集まって凍りついた塊がメタンやエタン湖に落下しても、普通なら沈んでしまう。

 ところが、『Geophysical Research Letters』(2024年1月4日付)に掲載された研究によれば、ある一定の条件を満たしたとき、軽石のようにしばらくの間浮かんでいることができる。それが魔法の島の正体だと考えられるという。

 それは同時に、タイタンの湖や川が異常になめらかである理由も説明しているかもしれない。

土星最大の衛星タイタンに出現する魔法の島とは?

 土星最大の衛星「タイタン」は、地球以外の太陽系では唯一、たっぷりとした大気があり、地表に常に液体が存在することがわかっている天体だ。それゆえに生命の発見も期待されている。

 ただし液体といっても水ではなく、メタンやエタンなのだが、その地表には湖や川がある。

 魔法の島(マジック・アイランド)とは、2013年にカッシーニ探査機によってはじめて観察されたメタン湖の島らしきものだ。

 カッシーニのレーダー画像には、北極にある「リゲイア海」のそれまで何もなかったところに、なにやら島らしきものが写っていたのだ。
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カッシーニ探査機によって、タイタン北極のリゲイア海に出現した「魔法の島」が観測された / image credit:NASA/JPL-Caltech/ASI/USGS; left and right, NASA/ESA, T. Cornet, ESA

 それ以来、科学者たちはその正体を突き止めようとしてきた。

 そしてこれまでの研究からは、波がただ島のように見えるだけの幻説や、浮遊する固体や窒素ガスの気泡説などが提唱されている。

 米テキサス大学サンアントニオ校のユー・シンティン氏らが注目したのは、タイタンの大気・湖・地表に堆積した固体物質だ。

 それらの関係に、魔法の島の正体を解き明かすヒントが隠されているのではと考えられた。

有機物の氷塊はメタン湖で溶けなかった

 彼女が疑ったのは、水面にしばらくだけなら浮かんでいられる軽石のように、魔法の島もまたメタンの湖につかの間だけ浮かんでいる有機物ではないかということだ。

 地球より50%も分厚いタイタンの豊富な大気には、さまざまな有機分子が密集している。

 それらは互いにくっついて集まっては、凍りついて地表に落下する。中には異常なほど滑らかな湖や川に落ちるものもあるだろう。

 そうしたメタン湖に落ちた有機物はどうなるのか? すぐに沈んでしまうのか、それとも浮かぶのだろうか?

 ユー氏らはそれ知るために、まずタイタンの有機物の氷塊がメタン湖で溶けるのかどうか検証してみた。

 そして判明したのは、そこに落ちた氷塊はおそらく簡単には溶けないだろうということだ。なぜならメタン湖はすでに有機物がたっぷり含まれているからだ。
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衛星タイタンの風景を描いたアーティストのイメージ図。霞んだ大気、暗い砂丘、地球の湖や海に似た鏡のような湖や海が描かれている / image credit:NASA/JPL

多孔質構造ならば湖に浮くことも可能

 問題は、それが浮かぶのか?だ。しかも魔法の島が出現するには一瞬浮かぶ程度ではダメで、沈む前にしばらくは浮いてくれる必要がある。

 タイタンの湖や川は主に液体のメタンとエタンだ。どちらも表面張力が弱いために、固体が浮きにくい。

 それを裏付けるように、ユー氏らが考案したモデルは、ほとんどの固体がそこに浮かぶには、密度が高すぎることを示唆していた。

 だがもしも、アニメのチーズのようにあなだらけの多孔質構造ならば、どうにかなるかもしれない。

 有機物の氷塊が十分に大きく、あななどの割合もまた適切であれば、液体メタンはゆっくりとしか染み込まないので、しばらくは浮かんでくれるに違いない。

 氷塊の1つ1つは小さすぎて、それだけでは浮かばない。だが、それが集まったものが岸のそばに落ちれば、ちょうど地球の氷河が崩落するように砕けて、湖を漂うかもしれない。

 もしそうならば、それは魔法の島のように見えることだろう。
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赤外光で見たタイタンの海のひとつを照らす太陽光 / image credit: NASA / JPL-Caltech / University of Arizona / University of Idaho

 この研究では、もう1つのタイタンの謎を解き明かしてくれるかもしれない。その湖や川は、波の高さがわずか数ミリしかない、異常に滑らかなものだ。

 今回の研究によるならば、凍った固体が湖や川を層のようにおおうことで、異常なほどの滑らかさが生まれると考えられるそうだ。

References:Titan’s “magic islands” likely honeycombed hydrocarbon icebergs - AGU Newsroom / Titan's 'magic islands' are likely to be honeycombed hydrocarbon icebergs, finds study / written by hiroching / edited by / parumo
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コメント

1

1. 匿名処理班

  • 2024年01月10日 20:11
  • ID:9pJrWsGO0 #

土星の海で泳いでみたい気もするが999誕生まで無理だ

2

2. 匿名処理班

  • 2024年01月10日 20:35
  • ID:mDWynKXo0 #

>>1
液化メタンの温度( −161℃)
液密度は、0.422

液化メタンの海で泳げるように調整された宇宙服を着れば泳げるようになるかも

3

3. 匿名処理班

  • 2024年01月10日 20:49
  • ID:7RN6KgEw0 #

古代、波動砲で撃て。

4

4. 匿名処理班

  • 2024年01月11日 01:02
  • ID:mUPyXC.R0 #

タイタンの妖鳥

5

5. 匿名処理班

  • 2024年01月11日 08:01
  • ID:iqwADXqA0 #

宇宙妖怪·土星バチの巣じゃ!!

6

6. 匿名処理班

  • 2024年01月11日 08:33
  • ID:rLlPTXuQ0 #

それは、高野豆腐を炊いたんや

7

7. 匿名処理班

  • 2024年01月11日 13:19
  • ID:AYPlrkJW0 #

水の特異性が改めて感じられますね。
水は 4 ℃のときが最も体積が小さく固体になると密度が下がるので液体の水では浮くわけです。しかし、メタンやエタンだと固体になるとおそらく沈むので浮いてる島は別の物質(今回の話は多孔質)でないとダメってことで、今後の調査に期待してまーす。

8

8. 匿名処理班

  • 2024年01月11日 17:59
  • ID:jgFFI5bI0 #

>>7
大部分の物質は液相より固相の方が密度が高いけど
水は固相(氷)の方が密度が低いおかげで
厳冬期でも湖なんかでは氷が蓋になって底まで凍らないから
生物にとっては都合がいいらしいね。

9

9. 匿名処理班

  • 2024年01月12日 02:26
  • ID:y5RJ79Ab0 #

もしかしたらそこはタイタンの生物が住処にしているのかも知れない
タイタンで想定される生物は地球とは全く異なり、水の代わりにメタンやエタンを媒質にしてアクリロニトリルの体を持ち、酸素の代わりに水素を吸ってグルコースの代わりにアセチレンで代謝を行って二酸化炭素の代わりにメタンを排出すると考えられる
そうするとタイタンの生物は基本的にメタンの湖で生活をしているだろうが、単に泳ぎ回ったり湖底を這いずるような生態だけでなく、アリやハチなどの社会性動物のように湖中に巣を構築する可能性もある
ハチの巣も多孔質であり、タイタン生物の巣も同様の構造をしているだろう
そして巣が定期的?に浮沈を繰り返すという事は、その生物が営巣と渡りを繰り返していて巣の重量に変化を生じさせているか、あるいは効率的に獲物を捉えるために一時的に沈降させている事も考えられる

10

10. 匿名処理班

  • 2024年01月12日 07:29
  • ID:bJZYsqrM0 #

地球「メタン類取扱注意」 タイタン「酸素取扱注意」

11

11. 匿名処理班

  • 2024年01月12日 12:33
  • ID:bJZYsqrM0 #

>>9
タイタンの大気に呼吸できる程水素ないがな

12

12. 匿名処理班

  • 2024年01月13日 13:04
  • ID:iLRwIM3I0 #

>>11
呼吸ってその辺に普遍的にある大気が対象であるからだからできる事なんよ。
それをまるっと無視した論理建ててもしゃあないんだわ。マイナス押した人ってそういう事解ってる?

13

13. 匿名処理班

  • 2024年01月13日 22:44
  • ID:X1v5hjAO0 #

>>12
本当にそう思うなら、その仮説を組み立てたNASAの研究者達に言ってくれないか?
ここでは確かサイトのURLは貼れないけど、Wikipediaで「タイタンの生命」と検索すると詳細が出てくる
特に※9の仮説はクリストファー・マッケイ博士というNASAのエイムズ研究センターに勤めるベテラン研究員(この人は土星のホイヘンス探査機や火星探査機を担当している)がメインになって提唱している
ちなみに水素に関してはタイタンの湖中に溶け込んでいるシアン化水素でも代替可能だそうだし、そもそも湖の主成分として大量にあるメタンやエタンなどの炭化水素を使用する事も出来るだろう
地球だって古生代初期までは大気中に酸素なんか無かったんだから、タイタン生物が呼吸出来そうな大気成分に現状なってなかったとしても、タイタン生物の主な生息域が湖だけだとしたら別におかしい事でもなんでもない

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