大きさや質量が似ている地球と金星、なぜ環境が全く異なっているのか？ 系外惑星“LP 890-9c”がヒントを与えてくれるかも

その大きさや質量、太陽からの距離が地球と似ていることから、しばしば地球の双子星と呼ばれる金星。

でも、その大気や環境は地球とは全く異なっていて、金星には二酸化炭素を主体とする非常に分厚い大気があるんですねー
地上で90気圧にもなる二酸化炭素の大気は強烈な温室効果をもたらし、金星の表面温度は460度にもなっています。

さらに、金星は大気も含めて非常に乾燥していて、地球上に生きているような生命が存在する可能性はかなり低いと考えられています。

これほど環境が異なる金星と地球は、進化においていつどのように道を違えたのでしょうか？
岩石惑星が恒星の近くで水と生命を維持できる限界の距離はどれくらいなのでしょうか？

今回は、このことを理解する上で重要な知見をもたらしてくれそうな太陽系外惑星についての研究成果。
ハビタブルゾーンの内縁付近における岩石惑星の進化を研究する貴重な機会を与えてくれそうです。

この研究は、コーネル大学のLisa Kalteneggerさんを筆頭とする研究チームによって進められました。

ハビタブルゾーンの内縁付近における岩石惑星の進化

2022年に“エリダヌス座”の方向約105光年彼方で発見された系外惑星“LP 890-9c”は、もう1つの系外惑星“LP 890-9b”とともに、赤色矮星“LP 890-9”を公転しています。

“LP 890-9c”の直径は地球の約1.4倍でスーパーアースと考えられています。
公転周期は約8.5日で、公転軌道は主星のハビタブルゾーンの内縁付近に位置しているようです。

“ハビタブルゾーン”とは、主星（恒星）からの距離が程良く、惑星の表面に液体の水が安定的に存在できる領域。この領域にある惑星では生命が居住可能だと考えられている。太陽系の場合は地球から火星軌道が“ハビタブルゾーン”にあたる。

太陽系外惑星“LP 890-9c”で起こり得る“高温の地球”から“乾いた金星”への進化を示したイメージ図。（Credit: Carl Sagan Institute/R. Payne）

ハビタブルゾーンの内縁付近に存在する岩石惑星が、どれくらいの期間に渡って水を保持できるのか。
このことは、その期間を推定するモデルによって結果が異なってきます。

そこで、研究チームは、惑星のサイズや質量、化学組成、表面の温度と圧力、大気の厚さや雲の量といった性質を考慮して、“LP 890-9c”に存在可能な大気の様々な進化段階に対応した7つのモデルを作成し、シミュレーションを実施しています。

その結果分かってきたのが、“LP 890-9c”の進化段階ごとの環境の特徴が、“LP 890-9c”の透過スペクトルに顕著に表れることでした。

スペクトルは光の波長ごとの強度分布。透過スペクトルは、地球から見て系外惑星が主星の手前を通過（トランジット）している時に、系外惑星の大気を通過してきた主星のスペクトルのこと。
個々の元素は決まった波長の光を吸収する性質がある。このため、透過スペクトルには、大気に含まれる元素に対応した波長で光の強度が弱まる箇所“吸収線”が現れることになる。“透過スペクトル”と“主星から直接届いた光のスペクトル”を比較することで吸収線を調べることができ、その波長から元素の種類を直接特定することができる。

そう、透過スペクトルを調べて特徴を特定できれば、
地球よりも暑くてもまだ海が残っている、海が蒸発して水蒸気の大気に覆われている、あるいは金星のような状態になっている
といった進化のどの段階に当たるのかが分かるわけです。

このことから期待されるのは、“LP 809-9c”がハビタブルゾーンの内縁付近における岩石惑星の進化を研究する貴重な機会を与えてくれることでした。

“LP 890-9c”に大気は存在するのでしょうか？　大気が存在するとしたらどのような状態なのでしょうか？

暑くても液体の水と生命を支え得る条件が存在するとしたら、ハビタブルゾーンの内縁は生命で満ちている可能性があります。
金星のような状態に達していると、水は予想よりも早く失われる可能性があります。

とにかく、ジェームズウェッブ宇宙望遠鏡による複数回のトランジット観測で何かが明らかになるはず。
大気組成や雲の有無、水の存在などなど… ハビタブルゾーンにある岩石惑星がどんな環境なのか気になりますね。


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