Research press release


Nature Geoscience

Ice-confined gas protects Pluto’s subsurface ocean



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


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