天王星の 2 つの衛星には、活発な地下海がある可能性があります

ボイジャーのデータを解析すると衛星から間欠泉が吹き出していた可能性が高い。以下、機械翻訳。

天王星の 2 つの衛星には、活発な地下海がある可能性があります
天王星システムは、私たちが思っていたよりもさらに興味深いものになるかもしれません。


天王星とその 5 つの最大の衛星、ミランダ、アリエル、ウンブリエル、チタニア、オベロンのイラスト。
天王星とその 5 つの最大の衛星、ミランダ、アリエル、ウンブリエル、チタニア、オベロンのイラスト。 (画像クレジット: NASA/Johns Hopkins APL/Mike Yakovlev)
天王星の衛星のうち 2 つには、物質を宇宙に送り出す活発な海洋がある可能性があることが、新しい研究で明らかになりました。

天王星系でこれまで信じられていたよりも多くのことが起こっている可能性があるという認識は、NASA のボイジャー 2号がほぼ 40年前に惑星を通過した際に収集した放射線データに奇妙な特徴が発見されたことによってもたらされました。

衛星アリエルとミランダに関する新しい発見は、天王星の 5つの最大の衛星に地下海洋がある可能性があるという考えも支持しています。


1986年 1月 14日に、NASA のボイジャー 2 探査機が氷の巨人のフライバイ中に撮影した天王星の画像。(画像クレジット: NASA/JPL-Caltech)
研究チームは、探査機が太陽系を出るずっと前の 1986 年に収集した放射線と磁気のデータを調べました。

現在天王星を訪れた唯一の宇宙船であるボイジャー 2 号の新たに報告された観測は、氷の巨人の既知の 27 の衛星のうちの 1 つまたは 2 つが天王星系にプラズマ粒子を加えていることを示しました。この検出は、宇宙船が氷の巨人を出発したときに発見した「閉じ込められた」エネルギー粒子の形でもたらされました。

ミランダやアリエルがこれを行っているメカニズムは現在のところ不明ですが、考えられる非常に興味をそそる原因が 1 つあります。氷の衛星の 1 つまたは２つが、凍った表面の下に液体の海を持っている可能性があります。

同様の粒子を放出する衛星は、天王星の仲間である太陽系の氷の巨人である海王星と、巨大ガス惑星である木星と土星の周りに存在します。木星の衛星エウロパと土星のエンケラドゥスの場合、これらが海の衛星であるという最初のヒントを提供したのは、粒子と磁場のデータの調査でした。

メリーランド州ローレルにあるジョンズ・ホプキンズ応用物理学研究所 (APL) の宇宙科学者で、研究の筆頭著者であるイアン・コーエン氏は、「エネルギー粒子の測定が海洋世界の発見の先駆者であることは珍しいことではありません」と述べています。(新しいタブで開きます).

「私たちはここ数年、エネルギー粒子と電磁場の測定が宇宙環境を理解するだけでなく、より壮大な惑星科学調査に貢献するためにも重要であると主張してきました」とコーエンは付け加えました. 「それは、私よりも古いデータにも当てはまります。システムにアクセスして直接調査することがいかに価値があるかを示しています。」

関連： 科学者がNASAに天王星への旗艦ミッションを送ることを望む理由

天王星とその衛星の別の見方
この発見は、天王星と海王星に宇宙船を送り返してより多くのデータを収集したいという惑星科学者の欲求を強めるだけであり、 NASAの次の主要な惑星ミッションとして、 天王星への42億ドルの旗艦ミッションの提案につながりました.

このミッションは 2030年代初頭まで開始する準備ができていないため、その間、研究者はボイジャー 2 フライバイ中に収集された古いデータに戻って新しい発見を行っています。

コーエンとチームが調査したデータは、APL が構築したボイジャー 2 の低エネルギー荷電粒子 (LECP)装置によって収集され、トラップされた粒子の集団を特徴付けました。

「興味深いのは、これらの粒子が天王星の磁気赤道の近くに非常に閉じ込められていたことです」とコーエンは言いました。彼は、系内の磁気波が粒子を拡散させるので、これは奇妙であると説明した.

チームは、ボイジャー 2 によって検出された密集した粒子が、天王星の磁気圏の尾部からの偶然のプラズマ流の中を宇宙船が飛行した結果である可能性を排除する必要がありました。彼らは、この場合、特徴はボイジャー 2 によって発見されたよりも広い粒子の広がりを持つと判断したため、異常なデータ特徴の説明としてこれを除外することができました。

コーエンとチームは、ボイジャー 2 号が 37 年前に天王星をフライバイして以来、開発および獲得された海の月に関する知識を使用して、宇宙船によって収集されたデータを再現する単純な物理モデルの調査を開始しました。これは、その特徴が、粒子を活性化する特定のメカニズムを備えた、強力で一貫した粒子源からのみ発生した可能性があることを彼らに示しました。

彼らは他の可能性のある説明を排除し、閉じ込められた粒子は天王星の衛星の少なくとも1つから来ており、アリエルやミランダが有力な容疑者であるという理論に到達しました. チームは、エンケラドスからの噴出が見られるものと同様の蒸気プルームの形で粒子が放出されたと考えています。別の可能性のある放出メカニズムは、「スパッタリング」です。これは、高エネルギー粒子が表面に衝突し、他の粒子の空間への放出を引き起こすプロセスです。

コーエン氏は、プルームとスパッタリングの仮説に言及しながら、「現在、それがどちらかだけであるかどうかにかかわらず、約50対50です」と述べた.

天王星系でどの放出メカニズムが働いていても、これらの粒子にエネルギーを与えるメカニズムはほとんど同じです。

このエネルギーを与えるメカニズムは、衛星から宇宙に流れ込む粒子の絶え間ない流れである可能性が高く、電磁波を生成します。次に、これらの波は、これらの粒子のごく一部を、LCEP 装置によって検出されるのに十分なエネルギーまで加速します。このプロセスはまた、ボイジャー 2 号が見たように、粒子を閉じ込めてしっかりと閉じ込めたままにします。

科学者が粒子がアリエルやミランダの地下海から来ていることを最終的に判断するには、天王星周辺の地域からさらに多くのデータを収集する必要があります。

「データは、そこに活発な海の衛星があるという非常にエキサイティングな可能性と一致しています」とコーエンは結論付けました。「いつでもより包括的なモデリングを行うことができますが、新しいデータが得られるまで、結論は常に制限されます.」

チームの結果(新しいタブで開きます)3月 16日に開催された第 54回月惑星科学会議で発表され、Geophysical Research Letters 誌への掲載が承認されました。