Research press release

氷に閉じ込められたガスが冥王星表面下の海洋を守る

Nature Geoscience

Ice-confined gas protects Pluto’s subsurface ocean

冥王星の氷の殻の底にある氷に捕獲された気体分子(ガスハイドレート)の薄い層は、その下の海洋を隔離しているかもしれないことを示唆する論文が、今週掲載される。この層は、冥王星の表面下の海洋がなぜ凍っていないのか、またなぜ他の氷天体でも同様な海洋が存在するのかを説明できる可能性がある。

NASAの探査機ニューホライズンズが2015年に行った冥王星の観測結果から、厚さが変化する氷の殻の下には海洋が存在することが示唆された。しかし、海洋が凍結するのを防ぐために必要な温度は、厚さが変化する氷の殻を維持するには高過ぎると考えられている。

今回、北海道大学の鎌田 俊一(かまた・しゅんいち)たちの研究グループは、氷の殻の底にあるガスハイドレート(水の氷分子の格子中に気体分子が入り込んだ状態)の層が、海洋と殻を互いに隔離していると提案している。鎌田たちは、冥王星の温度と氷の殻の厚さがこの層とともにどのように経時変化するかを計算した。その結果、ガスハイドレートの薄い層は、表面下の海洋と氷の厚さ変化の両方を維持するのに十分であることが明らかになった。鎌田たちは、ハイドレート中の気体は、散逸して冥王星の大気を供給した窒素分子ではなく、メタンの可能性が高いことを示唆している。このメタンは、冥王星を形成した彗星に似た物質か、冥王星の岩質の核内での化学反応か、あるいはそれらの組み合わせによって生じた可能性がある。

A thin layer of ice-trapped gas molecules at the base of Pluto’s ice shell may insulate the ocean beneath, suggests an article in Nature Geoscience. This layer could explain why Pluto’s subsurface ocean has not yet frozen, and why similar oceans persist on other icy planetary bodies.

Observations of Pluto by NASA’s New Horizons spacecraft in 2015 suggested the presence of an ocean beneath an ice shell of varying thickness. However, the temperature required to prevent the ocean from freezing is thought to be too high to maintain the variable thickness of the shell.

Shunichi Kamata and colleagues propose that a layer of gas hydrates - molecules of gas in a lattice of water ice molecules - at the base of the ice shell may insulate the ocean and shell from one another. The researchers calculated how Pluto’s temperature and ice shell thickness would have changed through time with this layer. They find that a thin layer of gas hydrates is sufficient to maintain both a subsurface ocean and thickness variations in the ice. They suggest that the gas in the hydrates is most likely methane, rather than nitrogen molecules that escape to supply Pluto’s atmosphere. This methane may be derived from the comet-like material that formed Pluto, chemical reactions in Pluto’s rocky core, or a combination of both.

doi: 10.1038/s41561-019-0369-8

「注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したプレスリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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