天王星の小さな衛星アリエルには、総体積の約 55% を占める地下の海があった可能性があります。惑星科学者たちは、月の表面のクレーター、岩山、尾根をマッピングすることによって、アリエルの地殻が潮汐力で亀裂が入り、今日見られる地質学的特徴を形成する前にどれだけ厚かったかをモデル化しました。地殻と核のサイズを差し引くことで、研究者らは、10 億年前にはアーエリアの海の厚さが約 170 キロメートルであった可能性があることを発見しました。
「もしアリエルに地下海があったとしたら、他の小さな氷の衛星にも地下海があった可能性があることを間違いなく暗示しています」と、グランドフォークスにあるノースダコタ大学の惑星地質学者研究員としてこの研究を行ったカレブ・ストロム氏は述べた。
おそらく「海の世界を作るのは私たちが思っているよりも簡単だ」と彼は付け加えました。
ありそうもない海の世界
アリエルは、天王星の 5 つの大きな衛星のうち 2 番目に近い衛星です。しかし大きい アリエルの直径はわずか約 1,160 キロメートル、つまり地球の月の約 3 分の 1 です。
1986 年にボイジャー 2 号が天王星系を通過したとき、科学者たちは、アリエルの氷の表面が比較的新しく、地質学的に複雑で、極寒火山活動の兆候を示していることを見て驚きました。月の表面のいくつかの特徴は、エウロパ、エンケラドゥス、トリトンという 3 つの確認された海洋世界で見られるものと似ています。
「アリエルの興味深い点は、それが予想外であるということです」とストロム氏は語った。 「私たちは必ずしもそれが海の世界であるとは予想していませんでした。」
地球、月、アリエルの比較。 その後の研究では、アリエルの表面にアンモニアと一酸化炭素の化合物も発見されており、この化学的性質はしばしば地下液体の存在を示唆しています。分子は頻繁に補充しないとすぐに消えてしまいます。
しかし、アリエルは非常に小さく、熱を長く保つことができないため、科学者たちは、アリエルがかつて存在した可能性のある地下の海は比較的薄く、寿命が短いと考えました。
ストロムと彼の同僚は、当初、アリエルの内面についてのこの理解に異議を唱えるつもりはありませんでした。彼らは、月の地質学的特徴を形成した可能性のある力を理解することに興味を持っていました。
これを行うために、研究者らはまず、ボイジャー 2 号のフライバイからの画像を使用して月の表面をマッピングし、尾根、亀裂、クレーターのカタログを作成しました。次に、アリエルの内部構造をモデル化して、上から順に、固体の核の上に脆い地殻、柔軟な地殻、海洋を与えました。次に、近くにある他の天王星の衛星や惑星自体からの潮汐力によるさまざまなレベルの応力下で、その地殻がどのように変形するかをシミュレーションしました。地殻と海洋の厚さ、潮汐力の強さを変化させることで、チームはモデル内の応力特徴をボイジャー由来の地質図と一致させることを目指しました。
アリエルの疑似カラー マップ。中央左下にある顕著な非円形のクレーターはヤンゴールです。その一部は、拡張テクトニクスによる尾根地形の形成中に消去されました。画像クレジット:USGS。 研究チームのモデルは、厚さ30キロメートル未満の地殻が適度な潮汐力下で破壊され、今日見られる地質特徴を形成したであろうことを示している。研究者らは、そのストレスを引き起こすために、過去 10 ～ 20 億年 (Ga) の間に、近くの衛星ミランダとの軌道共鳴により、アリエルの軌道が円形から約 4% 伸び、表面が割れたのではないかと示唆しています。
「これはまさに、地殻の厚さ」と地殻が耐えられる応力レベルについての予測である、とストロム氏は語った。すると、コアの直径が 740 キロメートル、地殻の厚さが 30 キロメートルということは、アリエルの地下海は上から底まで 170 キロメートルあり、総体積の約 55% を占めていたことになります。研究者たちはその結果をイカロスで発表しました。 9 月に。
アリエルは変わり者ですか?たぶんそうではない
メリーランド州ローレルにあるジョンズ・ホプキンス応用物理研究所（JHUAPL）の海洋世界科学者リチャード・カートライト氏は、「過去[約]10億年にアリエルに海が存在していた可能性は確かに興味深い見通しだ」と述べ、「これらの結果は、アリエルの表面地質が最近の活動に関して重要な手がかりを提供していることを示唆する他の研究と追跡している」とアリエルが海洋世界である、あるいは海洋世界であった可能性を示唆している。カートライトは新しい研究には関与していませんでした。
ストロム氏は、アリエルにかつてかなりの地下海があったからといって、それが今も存在するという意味ではないと警告した。月は非常に小さく、熱をあまり蓄えにくいと彼は言う。残った海はさらに薄くなり、おそらく生命を探すのには適した場所ではないでしょう。
しかし、小さなアリエルがかつてはこれほど大きな海を持っていた可能性があるという事実は、海の世界がかつて科学者が考えていたよりも一般的で、創造するのが簡単であることを意味しているのかもしれません。アリエルの地下海が形成された条件を理解することは、科学者がそのような世界がどのようにして生じ、どのように進化するかをより深く理解するのに役立つ可能性があります。
「アリエルのケースは、比較的大きな衛星でも、適切な条件下であれば、重要な内部海洋を発達させ、維持できることを示しています」と、同じくJHUAPLの惑星科学者であるクロエ・ベディングフィールド氏は述べた。 「しかし、それは、同様の天体がすべてそうなったという意味ではありません。各月が海洋になる可能性は、熱源、化学、軌道進化の特定の組み合わせによって異なります。」
惑星や月の総体積の55%を占める海はかなり巨大に見えるかもしれないが、海洋世界としては完全に通常の範囲内にある可能性もある、とこの研究には関与していないベディングフィールド氏は付け加えた。 「アリエルの内海の推定厚さは…驚くべきものですが、氷の衛星の多様性を考慮すると、必ずしも予想外というわけではありません。」
この月についてはまだわかっていないことがたくさんあります。ボイジャー 2 号は、飛行中に月の約 3 分の 1 しか撮影しませんでした。天王星系への将来の長期ミッションでは、地殻の厚さの計算を改良し、地下海の存在を決定するのに役立つ、アリエルや他の衛星の高解像度の全地球地図が提供される可能性があるとストロム氏は述べた。
ストロムと彼のチームは、ストレス テストの研究をミランダ、オベロン、ウンブリエルなどの天王星の他の衛星、さらには他の惑星の周囲の氷の衛星にも拡大する予定です。
この記事はもともと EOS に掲載されたものです。
引用: Cartier、K.M.S. (2025)、天王星の小さな衛星には巨大な地下海があった可能性が高く、イオス、106、 https://doi.org/10.1029/2025EO250398。 2025 年 10 月 24 日に公開。
