地球から41光年離れた赤色矮星を回るガス惑星から、とても変わった特徴が見つかりました。

科学雑誌『The Astronomical Journal』の次号に掲載予定の新しい研究は、この系外惑星が1度は大気が吹き飛ばされて失われたにも関わらず、溶岩から放出されるガスによって再び大気を取り戻し現在の状態になったと報告しています。

主星に近すぎるため、大気を失いながらも、その後再生させて維持しているという惑星の進化は、非常にダイナミックで興味深い事例です。

目次
大気を持たない退屈な惑星
再生される惑星の大気

大気を持たない退屈な惑星

今回観測されたのは、地球から約41光年離れた系外惑星「GJ1132 b」です。

この系外惑星は、主星となる赤色矮星に非常に近い位置にあり、およそ1.5日という短い期間でその周りを一周しています。

サイズは地球の数倍程度の質量から、海王星質量以下の惑星と考えられていて、これはサブ・ネプチューンとして分類されるタイプです。

こうした惑星が、非常に主星に近い場所にある場合、その大気は星系形成時の強い放射によって大気を吹き飛ばされている場合がほとんどです。

そのため、今回の研究者であるNASAのジェット推進研究所(JPL)のライサ・エストレラ氏は、「観測したところでかなりつまらない惑星だろう」と思っていました。

しかし、ハッブル宇宙望遠鏡による惑星の観測記録を見て、「いやいや、大気があるじゃん!」と驚いたそうです。

火山活動により大気を再生させた太陽系外惑星が見つかる
(画像=惑星GJ 1132bの大気を通過した光のスペクトル。これによると惑星はメタン分子とヘイズ(煙霧)で覆われている。 / Credit: NASA/ESA/P. Jeffries (STScI)、『ナゾロジー』より引用)

分析によると、この惑星は水素分子、シアン化水素、メタンで構成された大気をもっており、木星のように見通しの効かないエアロゾルヘイズ(煙霧)も含んでいると考えられています。

生命にとっては猛毒と言ってよい大気組成ですが、位置的に形成時捕獲した大気が維持されているとは考えにくい惑星に、なぜこれだけ濃い大気が存在するのでしょうか?

研究者は、これが最初の大気ではなく、後に再生された二次大気であると説明しています。

再生される惑星の大気

火山活動により大気を再生させた太陽系外惑星が見つかる
(画像=この惑星は外観はタイタンや地球に似ているが、太陽系のこれらの星とはまるで異なる状況と考えられる。 / Credits: NASA/JPL-Caltech/Lizbeth B. De La Torre、『ナゾロジー』より引用)

太陽系外惑星GJ1132 bは岩石惑星で、地球によく似た惑星です。

サイズも数倍程度で、密度も地球に近く、年齢も約45億年程度と推定されています。

ぼんやりと霞むような大気を持つ外観は、木星の衛星タイタンに似ていると考えられますが、地球やタイタンに比べて非常に高熱を維持していると考えられます。

研究者の推測では、この星は地球に近い形で形成され、最初は大気を獲得していたと考えられます。

しかし、地球と異なり太陽から適切な距離になかったため、その放射によって、形成から1億年程度の間に最初の大気は失ったはずです。

その後、主星は冷えて強烈な放射は落ち着きを取り戻しました。

現在の惑星の大気は、そうした平穏な時代になってから再生された二次大気だと考えられるのです。

では二次大気の源はどこにあったのでしょう? それは溶岩から放出されたと研究者は考えています。

この惑星は、非常に主星に近い場所にあるため、地球と月の関係と同じように、自転と公転の同期した潮汐ロックの状態にあると考えられます。

この状態で、楕円軌道を描いて公転するとき、惑星は星にもっとも近いときと、もっとも遠いときに、大きく潰されたり引き伸ばされるような潮汐力を受けることになります。

これは潮汐加熱という効果を生み出し、星の内部をかなり高熱に保ちます。

そのため、この惑星は、地球よりはるかに高熱で溶岩が長期間、液体として保たれた状態にあるのです。

この溶岩が放出するガスが、惑星の大気を再生させたと考えられます。

さらに、この惑星は内部が非常に高熱のため、地殻が非常に薄く、おそらく数百メートル程度しかないだろうと研究者は予想しています。

数百メートルの地殻を挟んでマントルが巡っているため、この惑星は火山のような地形を維持することはできず、ほとんどひび割れた卵状態になっているのです。

火山活動により大気を再生させた太陽系外惑星が見つかる
(画像=系外惑星GJ 1132bのイメージ画像。表面はヒビだらけの薄い地殻で、そこから内部の溶岩ガスが吹き出している。 / Credits: NASA, ESA, and R. Hurt (IPAC/Caltech)、『ナゾロジー』より引用)

こうした薄くヒビだらけの地面の至るところから、ガスが吹き出すために、この惑星は1度大気を失ったにもかかわらず、再度濃い大気を獲得したのです。

地球によく似ていながら、形成された位置の関係で非常に苛烈な環境を生み出した系外惑星。

こうした他の星系にある地質活動は非常に興味深い事例です。

まるでドラゴンボールのオープニングに出てきそうな、溶岩を吹くひび割れた地面に覆われた惑星が実際あるというのは、なんともワクワクさせられます。


参考文献

Distant Planet May Be On Its Second Atmosphere, NASA’s Hubble Finds(NASA)

元論文

Detection of an Atmosphere on a Rocky Exoplanet


提供元・ナゾロジー

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