金星から水分を奪ったのは激しい天体衝突だった？

かつての金星には、地球の海水ほども表層水があったと考えられています。

でも現在では、ほとんど無くなっていて、
その行方は、惑星科学の重要な未解決問題の1つなんですねー

今回の研究では、
激しい頻度の天体衝突“後期重爆撃期”が、
惑星形成末期の金星で起こったことで海が失われた、
という可能性を示しています。


兄弟星、金星と地球の比較

地球の兄弟星と呼ばれる金星の表層には、
かつては地球の海水と同程度の水があったと考えられています。

でも現在では、地球の海水量の10万分の1しか存在していません。

なので、金星表層にあった水の行方については、
「地球と金星が、いかにして作り分けられたか」という問題に直結した、
比較惑星学における最重要問題の1つになっています。

レーダー観測に基づきコンピュータシミュレーションで作成された金星全球像。

金星の水はどこへ

金星は太陽に近いので、
海は蒸発し、水蒸気の大気をまとっていた可能性が高いことが指摘されています。

その水蒸気は、若い太陽からの強い紫外線で水素と酸素に分解され、
軽い水素は宇宙空間に逃げていくことに…

ところが金星サイズの惑星から、
地球の海洋相当量の水に含まれる酸素を、宇宙空間に逃すことは容易ではなく、
分厚い酸素大気が、どのように消費されたのかが問題になっていました。

今回発表された説は、
形成末期の金星では、現在の1万倍以上の頻度で天体衝突が起こっていて、
その衝突で初期金星から水分が取り除かれたというもの。

この時期は“後期重爆撃期”と呼ばれ、
水星・金星・地球・火星といった惑星が多くの天体衝突を受けていました。

そして金星では、
太陽の紫外線が強く、水蒸気大気の光化学分解が進行する時期と重なるんですねー

天体の衝突を受けた金星は、地殻やマントルが砕かれ、
岩石チリが高温の初期金星大気中に放出されることになります。

そのチリが高温の酸素大気と反応して岩石の酸化が起こり、
大気から酸素が取り除かれ、金星が乾燥して行ったということです。

初期金星への“後期重爆撃”の数値モデルを用いて、
粉砕される岩石の総量を計算してみると、
大気に放出される岩石チリは、
現在の地球大気質量の1万倍にも及ぶことが分かります。

これは原始の金星において、主要な酸素消費源になり得るもの。

強い紫外線による宇宙空間への水素散逸の効果と合わせると、
金星表層から地球の海洋質量相当の水分を消失させる可能性があることが、
示せたことになります。

衝突天体の総質量に対する除去可能な水分量の計算結果。

地球と金星の作り分け

初期の地球にも“後期重爆撃”があったと推定されているのですが、
地球は太陽からの距離が金星よりもわずかに遠いんですねー

なので、水蒸気大気が凝縮して海を作り、
若い太陽からの紫外線による光化学分解を逃れたと考えられています。

っということで、兄弟星である地球と金星が作り分けられたのは、
表層水が液体だったか、気体だったかという形態の違いでした。

これにより、惑星形成過程の末期に必然的に起こる“後期重爆撃”に対する、
表層環境の反応に劇的な違いが生じたのが原因のようです。

“後期重爆撃”が金星の表層水問題だけでなく、
系外惑星の大気進化にも、大きな役割を果たす可能性があることも、
今回の研究は示唆しているんですね。


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