炭化水素の海が土星の衛星にスポットライトを当てる

ワシントン（ロイター） — 土星と、雄大なタイタンを含むその氷の衛星を探査した米航空宇宙局（ＮＡＳＡ）の探査機カッシーニは、２０１７年に巨大な環を持つ惑星への決死の突入でその任務を終えた。しかし、カッシーニが土星系を調査した１３年間で収集した膨大なデータの一部は、今になってようやく完全に分析され始めている。

カッシーニのレーダー観測は、太陽系で2番目に大きい衛星であり、地球外生命体の探索において興味深い場所であるタイタンの表面にある液体炭化水素の海について、興味深い新たな詳細をもたらしている。

スモッグのようなオレンジ色のもやに包まれたタイタンは、地球以外で唯一、表面に液体の海が存在する惑星として知られているが、その海は水ではなく、窒素と、天然ガスの成分であるメタンとエタンという有機化合物で構成されている。

研究対象となったのは、タイタンの北極付近にある3つの海である。最大の海はユーラシアのカスピ海に匹敵する面積を持つクラーケン海、2番目に大きく北米のスペリオル湖に匹敵する面積を持つリゲイア海、そしてアフリカのビクトリア湖にほぼ匹敵する面積を持つプンガ海である。

これらの海の化学組成（メタンに富むかエタンに富むか）は、緯度によって異なることがわかった。この研究では、海面の波紋の範囲と分布も記録されており、河口付近の潮流が活発で、荒れていることが示された。

幅 5,150 キロメートルのタイタンは、木星のガニメデに次いで太陽系で 2 番目に大きい衛星で、水星よりも大きい。タイタンと地球は、太陽系で唯一、雲から液体が降り注ぎ、川となって地表の海や湖に流れ込み、再び蒸発して上空に戻り、水文学的プロセスが始まる惑星である。

地球では、水は雲から雨のように降り注ぎます。タイタンでは、極寒の気候のため、地球では気体であるメタンが液体の状態で雲から噴出します。

「タイタンは、濃い窒素の大気中で機能するメタンベースの水文学的システムによって形成された、非常によく似た多様な表面形態を持つ、地球に似た世界です」と、7月16日にネイチャー・コミュニケーションズ誌に発表された研究論文の主執筆者で、コーネル大学のエンジニアで惑星科学者のヴァレリオ・ポッジャーリ氏は述べた。

「極地、特に北極の地表には、液体炭化水素の海や湖が点在している。降水量の多い水路がこれらの海に流れ込み、河口や場合によってはデルタを形成する」とポッジャーリ氏は付け加えた。

カッシーニのデータによれば、川は純粋な液体メタンを運び、それが海のよりエタンを多く含む液体と混ざり合うことがわかった。これは地球の川の淡水が海水の塩水と混ざるのとよく似ている。

「タイタンの海は、地球の海と同じように土星の巨大な重力に引っ張られており、海岸線によっては潮位差が約30センチにもなる。潮汐周期（タイタンの1日）は地球の16日と長く、潮汐周期は遅いため、潮流は概して弱い」と、ジョンズ・ホプキンス大学応用物理学研究所の惑星科学者で研究共著者のラルフ・ローレンツ氏は述べた。

この研究では、2014年に3回、2016年に1回、カッシーニがタイタンをフライバイした際に収集された「バイスタティック」レーダーデータを使用した。カッシーニはタイタン表面のターゲットに電波ビームを向け、それが地球上の受信アンテナに反射した。これにより、電波信号をターゲットで反射させて発信点に戻す通常のカッシーニ「モノスタティック」レーダーよりも、反射面の構成や粗さに関するより豊富な情報が得られる。

「これはおそらく、カッシーニ宇宙船が残した最後の未処理のデータセットだろう」とポッジャーリ氏は語った。

タイタンは、生命が存在するのに適した環境を備えていると考えられています。例えば、タイタンの地下には液体の水が広がる広大な海があるようです。

「タイタンの大気中に生成された重い有機分子は、自然界では生命誕生の前段階のものなのでしょうか？」とポッジャーリ氏は、生命の形成につながる可能性のある化学反応について問いかけた。「この有機物質はすべて、液体の水と接触したことがあったのでしょうか？同様の相互作用が地球上の生命の起源につながり、エネルギーを生成したり情報を保存したりできる分子が生成されたのではないかと考えています。」