金星の10の謎

金星の10の謎 天文・宇宙

金星の表面は、地球の約90倍の圧力を持つ大気に押しつぶされ、オーブンの2倍の温度で焼かれた、不毛で乾燥した生命にとって完全に不都合な場所です。

しかし、昔からそうだったのでしょうか?

金星はかつて地球と双子のように、液体の水の海を持つ居住可能な世界だったのでしょうか?

これは、金星にまつわる多くの謎の1つです。

NASAのマゼラン探査機が最後に金星を周回してから27年が経ちました。

地球の姉妹惑星へのNASAの最新ミッションである「マゼラン」は、その後、金星について多くの知識を得ましたが、金星にはまだ多くの謎が残されています。

NASAのDAVINCI+:Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gases, Chemistry, and Imaging, Plus(ダヴィンチ+)ミッションは、そのような状況を変えることを目指しています。

ここでは、NASAの科学者たちが今もなお取り組んでいる金星の10の謎を紹介します。

Ten Mysteries of Venus

1. 金星に生命は存在したのか?

他の惑星について考えるときには、大きな疑問がつきまといます。

生命は存在するのか?生命は存在したのか?

生命がいたとすれば、それはどのような生命なのか?

地球上の単純な生物に似た小さな微生物か、それとも我々が認識したことのないものか?

金星も例外ではありません。

NASAゴダード宇宙飛行センター(メリーランド州グリーンベルト)でDAVINCI+の副主任研究員を務めるGiada N. Arney博士は、「金星に生命が存在する可能性については様々な憶測が飛び交っていますが、金星が過去に実際に居住可能だったかどうかがわからない限り、憶測以上のことを言うのは困難です。DAVINCI+は、金星がかつて居住可能だったかどうかを理解することを目的としています。これは、過去に生命が存在した可能性がある金星を研究する上で、より具体的な根拠となります。」と語ります。

金星に生命が存在したかどうかを判断するためには、まず金星の過去の環境を理解する必要があります。

そのためには、惑星の大気、地質、歴史などを調べる必要があります。

2. 金星と地球はなぜこんなにも違うのか?

金星と地球は大きさや密度が似ているので、多くの人がこれらの惑星が非常に似ていると考えています。

しかし、金星と地球は驚くほど異なっています。

金星の地表の気圧は地球の90倍、金星は太陽系の他の惑星と比べて自転が逆になっており、金星の地表は華氏900度以上(摂氏482度以上)で、鉛を溶かすほどの太陽系で最も高温の惑星です。

金星の表面がこのように非常に高温なのは、厚い硫酸の雲を伴った二酸化炭素の大気によるもので、これは金星の歴史の初期に起こった温室効果ガスの暴走によって、私たち姉妹の世界を永遠に変えてしまった可能性があります。

では、何が起こったのか?

金星はもともと人を寄せ付けない環境だったのか?

なぜ我々の星は良くて、金星はダメなのでしょうか?

「それが中心的な問題であり、長期的には私たち自身の惑星の進化に影響を与えることになるからです。金星は、私たちの惑星の長い物語を埋めるための運命の絵コンテなのかもしれません。」

金星の進化は、惑星の居住性の進化を含む、惑星の環境における地球規模の変化を支配するプロセスを理解するのに役立つかもしれません。

「金星は、惑星の環境が時間とともにどのように進化するかを示す重要な例であり、その進化を理解することは、地球外の生命を探す上で重要です。」と、NASAゴダードのDAVINCI+副主席研究員であるStephanie A. Getty博士は説明しています。

3. 金星はどのようにしてできたのか?

金星の起源については、この基本的な質問でさえ、いまだに謎に包まれています。

「金星が地球や火星と同じ太陽系初期の物質から形成されたかどうかがわからないというのは驚きです。金星が地球のように、水を豊富に含んだ彗星や小惑星の攻撃を受けたかどうかは、まだわかっていません。私たちの母星を爆撃したこれらの彗星や小惑星は、地球にとって重要な水の供給源だったと考えられています。金星への水の供給を理解することは、金星が過去に海を有していた可能性を評価する上で重要です。」とGetty氏は言います。

4. 金星の大気組成はどうなっていますか?

金星の大気組成は、金星の長期的な生息可能性を評価する上で、重要な情報です。

「金星の大気に含まれる重要な微量化学物質については、まだよくわかっていません。金星がどのように進化してきたかを知る手がかりとなる化学サイクルや、金星の歴史の中でこれらの化学サイクルが果たした役割もわかっていません。」とNASAゴダードのDAVINCI+の主任研究員であるJames B. Garvin博士は言います。

DAVINCI+のプローブ探査機1探査対象に接触や進入などする投下型の子機は、金星の大気中を降下しながら、少なくとも200メートル(約656フィート)ごとに、化学物質、圧力、温度、ダイナミクスを測定します。

金星の大気の最大の謎の1つは、最下層の「深層大気」にあります。

通常、惑星の大気中の気体は、高校の化学で習うような「理想気体」として挙動が推定でき、よく理解されています。

しかし、金星の下層大気(地表に近い部分)では、二酸化炭素が加熱・加圧され、気体というよりも高温の液体のように振る舞っており、その密度は液体の水の約12分の1しかありません。

この奇妙な振る舞いは「超臨界」と呼ばれており、金星では地表の風景や岩石の周りを飛び交う大気が超臨界二酸化炭素であり、その実態はよくわかっていません。

つまり、金星にはまったく新しいフロンティアがあるということです。

私たちが慣れていない新しい環境状態なのです。

5. 金星の岩石はどのようにしてできたのでしょうか?

金星の大気中を降下して着陸に成功した最後の探査機は、1985年のソ連のVeGa-2ミッションで、金星の「夜側」の人を寄せ付けないほど高温の地表で52分間生き延びたといいます。

着陸地点では、火山活動によって形成された玄武岩質の平原に囲まれていましたが、金星の一部の高地はそれとは異なると考えられています。

このように、金星の表面、特に火山平原以外の地域は、いまだに謎に包まれています。

DAVINCI+のオービター2天体を周回する宇宙探査機のこと。には、VISOR(Venus Imaging System for Observational Reconnaissance)と呼ばれる4台のカメラが搭載されており、金星表面の岩石組成を特定することができます。

「金星の表面のほとんどは、火山活動でできた玄武岩でできています。」とArney氏は言います。

しかし、「テッセラ(大きく変形した地形の領域)」と呼ばれる魅力的な山岳地帯の高地があり、異なる組成を持つことを示唆しています。

これらは、水と岩石の相互作用や大陸形成プロセス(地球のようなプレートテクトニクスを示唆している可能性があります)で形成された岩石でできているかもしれません。

もしそうなら、過去の金星がより快適な環境であったことを示唆しているので、とても興味深いことです。

DAVINCI+のプローブ探査機は、アルファレジオと呼ばれるこの「テッセラ」の一つの上に降下し、Venus Descent Imager(VenDI)装置で測定を行います。

「これにより、このテッセラが何でできているかをより深く理解することができます。」とArney氏は説明します。

6. 金星にはどのくらいの水があったのでしょうか?

生命活動には液体の水が必要です。

金星にどれだけの水があったのか、そしていつ、どのようにしてその水を失ったのかを知らなければ、金星の過去の居住性を評価することはできません。

金星で発見された岩石の化学組成から、金星の水の謎を解き明かすことができます。

「金星の山に『花崗岩』が発見されれば、金星の地殻に大量の水が含まれていて、地球のように形成されたのではないかと推測できます。」とGarvin氏は説明します。

また、金星の水の歴史を知るために、大気の測定を利用することもできます。

DAVINCI+のプローブ探査機の金星質量分析計と金星チューナブルレーザー分光計は、金星表面に向かって降下する間、大気組成を測定します。

測定された大気のサインは、過去の水の物語を知る手がかりとなり、この惑星に以前は海があったのかどうかを科学者が判断するのに役立つかもしれません。

「金星に海があったかどうか、海があったとしたら金星の歴史の中でいつ水が蒸発したのか、疑ってはいますが分かっていません。」とGetty氏は言います。

東経180度を中心とした金星表面の全景です。

東経180度を中心とした金星表面の全景です。マゼランのマッピングサイクル1で得られたマゼランの合成開口レーダーのモザイクをコンピュータでシミュレートした地球上にマッピングして、この画像を作成しました。データのギャップはパイオニア・ヴィーナス・オービターのデータ、または一定の中間値で埋められています。小規模な構造を強調するためにシミュレーションカラーを使用しています。模擬色は、ソ連の探査機「ベネラ13号」「ベネラ14号」が記録したカラー画像に基づいています。©NASA/Jet Propulsion Laboratory-Caltech

7. 金星の地表活動はどのようなものか?

金星に地球型のプレートテクトニクスがあったかどうか、また、山を築くプロセスが地球とどのように似ているのか、あるいは違うのか、科学者たちは今も発見を続けています。

地球の地殻では、比較的薄いプレートが水平方向に移動しながらネットワークを形成しています。

金星にも同様のプレートテクトニクスがあるとすれば、地質学的な時間の経過に伴う地殻プレートの移動、海嶺中の火山活動、沈み込み(プレートの下にプレートが沈み込む動き)などがあるはずです。

金星のテクトニクスの歴史は、いまだに未解決の問題が多い活発な研究分野です。

金星はプレートテクトニクスを維持しており、地殻が横方向に移動していると考える科学者もいれば、金星の歴史の中でこのような時代ははるか昔で、おそらく地表に液体の水があったか、地殻の中に豊富にあったのではないかと考える科学者もいます。

金星には、地球上のプレートテクトニクスとは異なる独自のプレートテクトニクスが存在していたのかもしれません。

DAVINCI+ミッションで得られた水や岩石の測定値と、最近金星探査が決定したNASAのジェット推進研究所(南カリフォルニア)のVERITASミッションによる金星全体のマッピング情報を組み合わせることで、金星でこのようなテクトニックパターンがどのように機能していたのか、なぜ地球のような方法では維持できなかったのかを解読することができます。

金星は、大気を持ち、地殻と地表の水の量が変化している大きな岩石質の惑星で、プレートテクトニクスやその他の地殻変動がどのように存続したり消滅したりするのかを調べるための理想的なテストケースなのです。

金星の表面に関するもう一つの謎は、火山です。

すべての惑星は内部の熱を取り除かなければなりませんが、地球はその方法として火山活動を伴っています。

現在、金星の表面で火山活動が行われているかどうか、また、どの程度の噴火が行われているかについては、科学者の間でも意見が分かれています。

「DAVINCI+」と「VERITAS」は、これらの問題を解決することを目的としたミッションです。

DAVINCI+は、金星で火山が噴火したか、あるいは現在噴火しているかどうかのシグナルとなりうる金星大気中のガスを測定することができ、VERITASの軌道上では、地殻の変形、最近の火山活動の化学的特徴、主要な噴火した溶岩の熱的特徴を見ることができます。

8. 金星の山はどのような形をしているのでしょうか?

これまでの金星着陸機(Venera、VeGa)は、金星表面の玄武岩地帯に着陸して平原を撮影してきましたが、DAVINCI+のプローブ探査機のカメラは、起伏の多いアルファレジオ高地に降下して、テッセラ状の山地を世界で初めて高解像度の空中写真で撮影します。

「金星に着陸する場所は山の中です。今まで誰も山に行ったことがありませんでした。1マイル上から見ると、誰も見たことがないような山に見えるかもしれません。このような険しい山の風景は、現在の金星の浸食の仕組みを知る手がかりになるかもしれません。同様に、金星の高地の形成に、地球で一般的に見られるような堆積岩が重要であったかどうかを示しているかもしれません。」とGarvin氏は説明します。

9.太陽系外にも金星に似た惑星はあるのか(太陽系外惑星)

金星で得られた知見を太陽系外の惑星に応用するというアイデアが科学者の間で話題になっています。

金星に似た太陽系外惑星は、次期ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡で観測される一般的なタイプの惑星になると予想されており、金星をより正確に測定することで、これらの遠い世界を理解することができるかもしれません。

「金星で発見したことと、2020年代にジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡で観測される金星型太陽系外惑星の観測結果を関連付けることができるでしょう。例えば、金星で得られたデータは、ジェームズ・ウェッブの観測結果を解釈するために使用する金星型太陽系外惑星のコンピュータモデルを改善することができます。また、もし金星が過去に居住可能だったということなら、これらの『金星型』太陽系外惑星の中にも居住可能なものがあるかもしれません。したがって、金星の歴史を理解することは、さまざまな年齢や進化の段階で観測される金星外惑星を理解し、解釈するのに役立つかもしれません。」とArney氏は言います。

10. 新しい謎との遭遇

「惑星探査の醍醐味のひとつは、現在では予想できない新たな謎を発見することです。まだ想像もつかない新たな謎は、私が最も楽しみにしていることです。好奇心を持って探査するということは、まさにその通りで、DAVINCI+は新たな謎を発見し、解決する機会を数多く提供してくれるでしょう。金星には何が隠されているのか?それを知るために、私たちは金星に行かなければなりません。」とArney氏は言います。

「Venus here we come」は、DAVINCI+チームのキャッチフレーズです。

Published by NASA.