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水星の極地クレーターの氷

氷の貯蔵が太陽に焼かれる水星で確認された



メッセンジャーは水星の北極近くに純水の氷を証拠を見つけた

Maggie McKee
29 November 2012


水の氷は水星の暗い極地クレーターの中に豊富だ。
NASA/Johns Hopkins Uni Applied Phys Lab/Carnegie Inst of Washington


灼熱と氷結の地について語ろう。水星の表面はある場所では鉛を溶かせるほど熱いが、その極はオリンピックのスケートリンク200億面を埋め尽くせるほどの不思議の冬の地である――たぶん何兆トンもの水の氷がクレーターの内側に捕らえられている。

この氷は存在するのではないかと長く疑われていたが、いまNASAの周回衛星メッセンジャー探査機によってその存在が確かめられた。それは地球の月面にある同様のクレーターの内側の氷よりはるかに純粋だ。これは太陽にもっとも近い惑星である水星に、彗星や小惑星によって運ばれた氷を含む物質が捕捉されやすいことを示す。この研究結果を詳細に発表する3つの論文が今日Science誌に発表された。

水星は400℃の温度で火傷しているにもかかわらず、その極地クレーターの多くの底面は永久的な影になっている。惑星の自転軸がその軌道面に対して垂直であるためだ。だからその極地は太陽に向かって傾くことがない。実際に、過去20年に地球から水星に当てられたレーダーは、極地地殻の明るい領域が厚さ数メートルの純水の氷のスラブから成っていることを明らかにしている

しかし「レーダーは水の氷を一意に特定しない」とジョンズ・ホプキンス大学応用物理研究所(メリーランド州ローレル)の惑星科学者、デヴィド・ローレンス(David Lawrence)は話す。たとえば、硫黄も同様のレーダーシグネチャを作ることがある。

いま、3つの異なった種類の証拠が水の氷という解釈を裏打ちする。メッセンジャー探査機の水星レーザー高度計によって水星に発射された赤外レーザーパルスは、この惑星の北極近くの9つの暗くなっているクレーターの内側に、明るい領域があることを明らかにした。これらの明るい領域は水の氷であると考えられ、水星の地形を考慮したこの惑星の熱モデルによると-170℃より暖かくなることがないとされる、超冷温点と完全に並んでいる。

三番目のチームは、メッセンジャー探査機の中性子分光器を使って、水素を示すシグネチャ――彼らは水の氷に閉じ込められてると考えている――をそれらと同じ領域に特定した。「水がもっとも良い説明であるだけでなく、すべてのデータを結びつけられる他のいかなる説明も見られない」とローレンスは話す。彼は分光器の研究の筆頭著者である。

それなら、水はどこから来たのだろうか?メッセンジャー探査機のレーザーが特定した氷の点は、受ける太陽光と熱が僅かに多い暗い地勢によって囲まれている。中性子の測定はこの暗い領域がさらなる氷の上にある、厚さ約10センチメートルの物質層であり、それを隔絶していることを示す。

暗い物質
明るい点の周囲にあるこの暗い物質は彗星や小惑星の衝突から吐き出された複雑な炭化水素でできているのだろう、とカリフォルニア大学ロサンジェルス校の惑星科学者、デヴィド・ペイジ(David Paige)は話す。彼は熱モデル論文の筆頭著者である。

ペイジと彼の共同研究者たちはこれらの氷を含む天体が水星へと衝突すると、その構成要素は時間とともに極地へと移動し――蒸発と凝結の繰り返しによって――、そこで極寒の極地クレーターの中へとはまり込むことを示す。

しかしそこですら、太陽光がクレーターの内側の一部に当たることがあり、水の氷を蒸発させ炭化水素の「ラグ堆積」の後ろへと残ることになる。それは太陽光によって化学的に変わるとともにしだいに厚く、暗くなる。

この氷が10億年も古ければ、小さな衝突がこの表面を埋めたはずだ。メッセンジャー探査機の研究者たちはそれよりはるかに新しく、たぶん5000万年ぐらいの古さだろうと考えている。

「我々が見ている氷の堆積は太古のものではない」とペイジは話す。

Nature News
Stores of ice confirmed on Sun-scorched Mercury
Maggie McKee, 29 November 2012
Nature doi:10.1038/nature.2012.11922
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