NASAの探査機ニューホライズンズが2015年に収集した画像は、冥王星に氷火山が存在することを示唆していました。データの新たな分析によると、氷火山は実際にはこの準惑星の顕著な特徴であり、最大のものは高さ4マイル（約6.4キロメートル）を超えることが示唆されています。
氷火山は「普通の」火山と似ていますが、溶岩ではなく氷状の物質を噴出する点が異なります。氷火山は太陽系全体に存在することが知られており、土星の衛星エンケラドゥスや準惑星ケレスにも存在しています。ニューホライズンズのデータは、はるか遠くの冥王星にも氷火山が存在することを示唆しています。本日Nature Communications誌に掲載された新たな研究によると、準惑星ケレスにも氷火山が実際に存在し、その規模はこれまで考えられなかったほどだという。
「冥王星には氷の火山がいくつかあるのではないかと疑っていましたが、今ではそれらが数多く存在し、非常に広い領域を覆っていることが判明しました」と、コロラド州ボルダーにあるサウスウエスト研究所の惑星科学者で、今回の研究の筆頭著者であるケルシ・シンガー氏はメールで説明した。「そのためには、大量の移動可能な氷物質が必要であり、冥王星の表面付近には当初考えられていたよりも多くの熱が存在する必要があります。」
煙のないところに火はない、という古い諺がありますが、今回の氷火山の場合、液体の水が必ず存在します。そして、液体の水が存在するためには、熱がなければなりません。予備調査では、冥王星の地表下にはほとんど熱がないと示唆されていましたが、今回の発見はこの仮説に疑問を投げかけています。シンガー氏と同僚たちは、冥王星がどのようにしてこれほどの熱を保持できているのか、完全には解明していません。「しかし、一つの可能性として、冥王星かその一部に熱を閉じ込める断熱層があり、それが時間の経過とともにより高いレベルにまで蓄積されるのではないかと考えています」とシンガー氏は述べています。
観測された地形の中で最大のものはライト山と呼ばれ、ハワイのマウナ・ロア山に匹敵する大きさだ。ウィートン大学物理天文学部の地質学教授、ジェフリー・コリンズ氏はこの新たな論文を高く評価しているものの、まだ氷火山であると断言する段階ではないと述べた。
「他の惑星の表面で奇妙なものをたくさん見てきましたが、冥王星のライト山は間違いなくその中でも最も奇妙なものの一つです」とコリンズ氏はメールで語った。「今回の研究ではライト山は火山であると解釈されていますが、冥王星の氷火山について語る際には、地球に基づいた火山のイメージを少し捨て去る必要があるかもしれません。」
新たな研究のために、シンガー氏のチームは、2015年7月14日に時速52,000マイル（時速84,000キロメートル）に達する速度で冥王星を通過したニューホライズンズ探査機が収集した利用可能なすべてのデータを徹底的に調査した。「チームはこれらの構造について、その大きさや形状、そして何でできているかなど、可能な限り多くの情報を収集し、どのように形成されたのかを解明しようとした」とシンガー氏は述べた。
科学者たちは、スプートニク平原の南西に位置する、幅650マイル（1,050キロメートル）の氷に覆われた衝突盆地に焦点を当てました。この場所にはライト山と、ピカール山として知られるもう一つの顕著な丘があります。前者はオービル・ライトとウィルバー・ライトにちなんで名付けられ、後者は20世紀の物理学者で気球乗りのオーギュスト・ピカールにちなんで名付けられました。研究によると、これらの地形を含むこの地域の地形は氷火山活動によって形成され、主に水氷で構成されています。
これらの丘は、冥王星自体の幅がわずか2,380キロメートル（1,480マイル）であることを考えると、驚くほど巨大です。最も高い火山ドームは高さ7キロメートル（4.3マイル）で、直径は30キロメートルから100キロメートル（20マイルから62マイル）と様々です。論文が指摘するように、この地形は複数の噴火地点と大量の噴出物によって形成されたと考えられます。
シンガー氏は、氷火山物質が覆う範囲の広さに驚いたと述べた。少なくとも彼らが確認できた範囲では、その範囲は300キロメートル×600キロメートルに及んだ。ニューホライズンズが接近通過した際には見えなかった領域にも、より多くの氷火山物質が存在する可能性がある。また、その特徴の複雑さにも驚いたという。
「噴火跡は数多くあり、成長を続ける火山ドームのいくつかは互いに融合している可能性が高い」と彼女は語った。「これらの構造は、太陽系のどこにも見られない他の構造とは全く異なるため、どのように形成されたのかを解明するのは容易ではありませんでした。しかし、これらの特徴に関する基本的な情報から始めて、どのように形成されたのかを想像し、解明していくのは、楽しく興味深いパズルでもありました。」
研究チームは、冥王星に見られる氷の火山を再現できるかどうかを調べるため、様々な地質学的プロセスのモデルを試した。「最も近いモデルは、火山の下から物質が押し出され、下から物質を注入することでドームを形成するというものでした」とシンガー氏は説明した。「しかし、試した他の多くのモデルはうまくいかず、まだ解明すべき点が多く残っています。」
興味深いことに、この地域には衝突クレーターが全く見当たらず、冥王星の他の場所とは大きく異なります。これは、氷火山活動が比較的最近に起こったこと、そして冥王星の内部構造が相当量の残留熱を保持していることを示唆しています。
コリンズ氏は、ライト山は中央に穴がある円錐台のような見た目だが、よく見ると、地球の火山のように火口から噴き出す水流で斜面が構成されているようには見えないと述べた。
「むしろ、小さなドームが積み重なったクレイジーキルトのような構造で、その上にさらに多くの凹凸が広がっているんです」と彼は言った。「カリフラワーの頭を見ているような感じですが、この観察だけでは原因を解明することはできません。真ん中の穴は巨大で、周囲の地形の標高まで届いているように見えます。火山のカルデラのように、この穴が内側に崩れ落ちたという確かな証拠はありません。まるで火山の形成過程で、なぜか真ん中の部分を避けてしまったかのようです」
コリンズ氏は、結局のところ、これらの特徴の性質、そしてライト山が本当に火山であるかどうかは、まだよく分かっていないと述べた。「まだ分かりませんが」と彼は言った。「しかし、この論文は多くの有益なデータを示しており、これまでで最も良い考えを示しています。」
冥王星の一番すごいところは、期待を裏切らなかったことです。この準惑星は長い間、精密な調査を逃れ、私たちにその姿を想像させてきました。ニューホライズンズは、冥王星が私たち皆が期待していた通りの奇妙な存在であることを明らかにしました。それは、今後しばらくの間、科学者たちを忙しくさせる好奇心を掻き立てる天体です。
