恐竜を絶滅させた小惑星は木星の彼方から来た

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太陽系最大の衛星であるガニメデは、水星や冥王星よりもさらに大きい。これまでの研究で、その厚い氷の殻の下には、地球の海の10倍の深さの塩分を含んだ海が存在するという証拠が見つかっている。

しかし、月については多くの疑問が残っており、科学者たちはガニメデの歴史と進化の謎を解くために、より高解像度の表面画像を必要としている。

ガニメデの表面の溝は、ある点の周囲に同心円を描いており、このことから一部の天文学者は、過去に月が大きな衝突を経験したと考えている。

「木星の衛星イオ、エウロパ、ガニメデ、カリストはいずれも興味深い特徴を持っているが、私が注目したのはガニメデの溝だ」と神戸大学惑星科学科准教授の平田尚之氏は語った。

「この地形が約40億年前の小惑星衝突によって形成されたことは分かっていますが、その衝突がどれほどの大きさで、月にどのような影響を与えたのかは分かっていません。」

火曜日に科学誌「サイエンティフィック・リポーツ」に掲載された研究論文の著者である平田氏は、ガニメデの溝システムの原因と衝突後の影響を調査した。この研究は、現在木星とその衛星を調査している欧州宇宙機関のジュース探査機によってさらに調査される可能性がある。

恐竜を絶滅させた小惑星は木星1の外側から来た — 1979年3月5日に151,800マイル（244,298 km）の距離から撮影されたガニメデの衛星画像。（写真：NASA）

歴史上の衝突

ガニメデは長年、平田氏の興味を惹きつけてきた。平田氏は、ガニメデの進化の過程を解明することは「非常に意義深い」と考えている。平田氏は、ガニメデの表面の一点から伸びる溝の網目を綿密に観察してきた。それは、岩石が車のフロントガラスに衝突したときにできる同心円状の亀裂に似ているという。

平田氏は、溝の中心点が月の自転軸に沿っていることを発見した。これは、月の向きを完全に変えるほどの大きな衝突があった可能性があることを示唆している。

これまでの研究では、冥王星に大きな天体が衝突し、氷の分布が変化して表面に特徴的な「ハート」が形成されたと示唆されています。平田氏は、ガニメデでも同様のことが起こり、地表の下に氷の地殻と海が形成されたと考えていると述べています。

惑星上の質量分布の急激な変化は、その軸、つまり天体が公転する仮想的な線を移動させる可能性があります。大きな小惑星が惑星に衝突すると、重力異常が生じ、惑星の自転方向が変わります。そこで平田氏は、ガニメデの現在の向きがどのような衝突によって生じたのかを計算しました。

彼の計算によれば、幅約186マイル（300キロ）の小惑星が直径約870〜994マイル（1,400〜1,600キロ）の衝突クレーターを形成したという。

この小惑星は、6600万年前に地球上の恐竜絶滅の原因となった、現在のメキシコ・チクシュルーブのユカタン半島に衝突した小惑星の20倍の大きさです。研究によると、ガニメデの衝突クレーターは木星の衛星の25%の大きさです。

恐竜を絶滅させた小惑星は木星2の外側から来た — ガニメデは溝で覆われている（右）。最も大きな溝群では、尾根が同心円状に広がっている（左、赤い十字）。（写真：平田尚之）

ジュースミッション調査

平田氏によると、ガニメデの自転軸がどのように変化したかはまだ不明だ。しかし、今後木星氷衛星探査機「ジュース」が収集するデータは、ガニメデの歴史と衝突の謎を解き明かす手がかりとなるかもしれない。

2023年4月に打ち上げられたこの宇宙船は、8月21日に地球と月のフライバイを完了し、2031年に木星とその衛星に到達する予定となっている。

アリゾナ大学月惑星研究所の研究者であるアディーン・デントン氏は、ジュース・ミッションによるさらなるデータがなければ、ガニメデの溝が古代の衝突によって形成されたかどうかを知るのは難しいと述べた。デントン氏は平田氏の研究には関与していない。

「この論文は興味深い前提を提示しており、氷の衛星や海洋世界の進化について深く考えさせられる」とデントン氏は語った。デントン氏は冥王星とその広大な盆地（スプートニク平原、ハート型の左葉を形成する）への衝突に関する4月の研究論文の共著者である。

「天体上の古代の、劣化した地質学的特徴と、それが惑星の向きにどのような影響を与えるかを考えるのは、少々無理があるかもしれないということを指摘しておく価値がある」と彼女は述べた。「これらの特徴についてはほとんど知られていないため、これを盆地として特定することも、潜在的な質量異常として特定することも難しいだろう。幸いなことに、冥王星や[スプートニク平原]とは異なり、私たちは間もなくガニメデに戻る予定であり、この問題を解決するために必要な追加情報を得ることができるかもしれない。」