天王星からのガスにより、氷の核があることが判明

天王星の内部には、天文学者が考えていたよりもはるかに多くの凍った水の氷があるようで、これにより、最も近い隣の海王星とは異なる形成方法をとったのかどうかについての長年の謎が解決されるかもしれない。

天王星や海王星のような氷の巨人は、厚いガス状の大気を持っています。このため、惑星の内部に何があるのか​​、あるいは惑星がどのように形成されたのかを知ることが困難になっています。しかし、科学者は大気中のガスを測定することができ、それをより深部のプロセスや要素と関連付けることができます。

惑星の大気中の一酸化炭素は、水や氷が豊富な最深部と関連付けられることが多いが、近隣の海王星は氷が豊富な中心部を示唆する豊富な一酸化炭素を示した一方、天王星には一酸化炭素が見られず、代わりに内部が岩石であると主張する天文学者もいる。これが本当であれば、海王星と天王星は非常に異なる方法で形成され、見た目ほど似ていないことを意味します。

今回、フランスのボルドー大学のティボー・カヴァリエらは、天王星の下層大気中に一酸化炭素を初めて発見し、これまで考えられていたよりもはるかに水分が豊富であることを示した。

「天王星は岩の巨人の側よりも氷の巨人の側にあることがわかりました」とカヴァリ氏は言う。 「この論争はもう終わったということです。物事はモデルにも依存するので、そのようなことを言うときは注意しなければなりませんが、それが私たちの感じています。」

カヴァリエ氏らは、チリにあるアタカマ大型ミリ波/サブミリ波アレイ望遠鏡を使用して2022年から2024年にかけて天王星を3回観測し、天王星の下層大気中に大量の一酸化炭素が存在することを発見した。次に、岩と氷の比率が異なるいくつかのモデルを使用して、測定した一酸化炭素の量を再現しようとしたところ、氷が豊富なモデルでのみ再現できることがわかりました。

天王星の上層大気からも一酸化炭素が検出されたが、これは一酸化炭素が天王星の内部とは異なる発生源、おそらく数百年前に惑星に衝突した彗星からのものであることを示唆している、とカバリア氏は言う。

一酸化炭素の発見は、天王星の深部内部を理解する上で重要なステップだが、一酸化炭素がどこから来たのかは明らかではないと、オランダのライデン大学のヴァネッサ・ラミレス氏は言う。 「大気の存在量を解釈するには、化学、混合、内部構造についての仮定が必要ですが、そのすべてが天王星にとって不確かなままです。」

これらの仮定と、天王星の内部をシミュレートするために使用される多種多様なモデルは、入手可能なデータと一致する岩と氷の比率が数多く存在することを意味するとラミレス氏は言う。 「これだけでは、天王星を主に氷が豊富な巨人と見なすべきか、岩石が豊富な巨人と見なすべきかという問題は解決しません。」