この発見は、最近冥王星に液体が流れたことを示す最初の証拠となる。この研究はNASAのニューホライズンズ宇宙船からの観測に基づいており、ニューホライズンズミッションの主任研究員であるSwRI副会長のアラン・スターン博士が主導した。

「冥王星は私たちを驚かせてやまない」と筆頭著者のスターン氏は語った。「そしてこの新しい結果も確かにそうだ。冥王星の表面に最近流体が現れていることに加えて、冥王星の新しいタイプの時間変化する特徴も示唆している。」

冥王星の巨大な氷冠にある奇妙な暗い特徴

スプートニク平原は大部分が凍った窒素でできた巨大な氷河で、テキサス州とオクラホマ州を合わせたよりも大きい。ニュー ホライズンズが 2015 年と 2016 年に収集した画像では、その北部地域に、細い暗い線とより広く拡散した暗い斑点で区切られた都市サイズの地質対流セルが存在することが示されました。

これらの地物に関する新たな調査により、一時的に濡れている可能性があることが判明しました。液体窒素の供給源は地表下からである可能性があります。この研究結果は査読付き雑誌「Planetary Science」に掲載される。

連星惑星の温度と大気条件がそれを許さないため、液体窒素が雨として冥王星に降ることはありません。しかし、スプートニク平原の北部は、雨水や氷の下から浸透する液体にさらされた後、地球の氷河で見られる特徴と同様の特徴で黒ずんでいます。

グリーンランド氷床からの証拠

類似点を調査するために、SwRI主導のチームは、ニューホライズンズからの画像と、グリーンランド氷床を含む地球上の凍結領域のNASA Landsat 9画像とを比較した。

グリーンランドでは、氷や雪の上に液体の水がある場所に、暗く狭い地形が現れます。同様のネットワークがスプートニク平原でも見つかっており、研究者らは、地下の液体、特に窒素が地表に上昇し、冥王星の凍った窒素の表面を濡らす可能性があると考えている。

「スプートニク平原は非常に新しく、表面傾斜モデルに基づくとおそらく100万年未満であるため、我々が注目しているこれらの地形はそれ以来形成されたに違いない」と研究の共著者の1人であるSwRI主任研究員のケルシー・シンガー博士は述べた。 「冥王星には、太陽系の他の場所では見られない多くの特徴があり、スプートニク平原のこの地域もその一つです。冥王星の表面は、私たちが慣れ親しんでいる地球とは異なる一連の条件を提供しており、その探査により、地球上での生産が難しい環境で物質がどのように挙動するかをより深く理解できるようになります。」

スターン氏率いる研究を含むこれまでの研究では、遠い昔に冥王星に液体が流れていたことが示唆されている。新しい発見は、液体窒素が現在スプートニク平原の地下に存在しているか、あるいは最近そこに存在していた可能性があることを示唆している。

液体窒素はどのようにして地表に到達するのか

SETI研究所の上級研究員であるオルカン・ウムルハン博士が主導したコンピューターシミュレーションは、これがどのように起こったかについての可能性のある説明を提供します。

このモデルは、深さ数キロメートルにある「スプートニク平原」の底にある窒素の氷が溶けて液体窒素が生成される可能性があることを示している。液体は、溶岩や間欠泉チューブを通って移動する物質と同様に、狭いチャネルを通って地表まで上昇します。上昇または下からの圧力により、液体の上昇が促進されます。

液体窒素は、一旦地表に到達すると、氷河を流れ下るまで液体の状態を保つことができます。移動すると、周囲の窒素氷を吸収し、ニューホライズンズが観察した暗い痕跡を生成する可能性があります。

「この発見の重要性とそれが示す興味深い状況は、極低温における固体窒素の物理学をさらに研究する大きな動機と議論になると思います」とウムルハン氏は語った。 「特に、固体窒素材料を溶解させる可能性のある圧力と歪みの下で固体窒素材料に生じる物理学を研究することが重要です。これらのプロセスは、実験室で詳細に研究されたことはありません。」

冥王星を超えた影響

これまでのところ、研究者らは冥王星の他の場所でこのタイプの玄武岩質流体の流れの明確な証拠を発見していない。しかし、準惑星の半分以上は高解像度でマッピングされたことがなく、同様のプロセスが他の地域でも同様に発生している可能性があることを示唆しています。

液体の融解と上方への移動を伴う同じメカニズムは、太陽系の他の場所での活動の説明にも役立つ可能性があります。考えられる例の 1 つは、NASA のボイジャー 2 探査機が地表から噴出する間欠泉を観察した、海王星最大の魚であるトリトンです。

科学者らによると、遠い太陽系の他の場所でも同様の過程が起こっているかどうかを判断するには、冥王星や他のカイパーベルト惑星のさらなる高解像度観測が必要になるという。

メリーランド州ローレルにあるジョンズ・ホプキンス応用物理研究所は、ニューホライズンズ宇宙船と NASA の科学ミッション総局のミッションを設計、製造、運用しています。アラバマ州ハンツビルにあるマーシャル宇宙飛行センター (MSFC) の惑星ミッション プログラム オフィスは、NASA によるニュー ホライズンズの監視を行っています。サンアントニオに本拠を置くサウスウェスト研究所は、科学チーム、ペイロード運用、科学計画を率いる主任研究員アラン・スターン博士を通じてミッションを主導しています。 New Horizo​​ns は、NASA の MSFC が管理する New Frontiers プログラムの一部です。