太陽系外惑星で初めて火山噴火を発見か

太陽系外惑星に関する最近の報告の中でも、今回、論文サーバー「arXiv」に投稿された論文は驚くべきものである。地球から40光年のかなたにある「かに座55番星e」という太陽系外惑星で、大規模な火山活動が起きているかもしれないというのだ。

この論文の共同執筆者である英ケンブリッジ大学の天体物理学者ニック・マドゥスダン氏は、今回の発見について「非常に興奮しています」と語る。

太陽系外惑星は1990年代から発見されはじめたが、詳細な観測はハッブル宇宙望遠鏡の後継機となるジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の打ち上げを待たなければならないと考えられてきた。ところが専門家たちは現在、既存の観測装置を駆使し、太陽系外惑星の大気を調べ、ガス惑星なのか岩石惑星なのかを明らかにし、巨大嵐らしき大気現象を発見したりしている。

今回の発見が画期的なのは、火山の発見もさることながら、太陽系外惑星の実際の姿をより詳細に観測できたことにある。研究者の究極の目標は、生命をはぐくむ惑星を見つけること。太陽系外惑星のデータが増えれば、調べるべき惑星を絞り込むことができ、研究は一段階前に進む。「2015年という早期にこんな発見ができるとは、想像もしていませんでした」とマドゥスダン氏は語る。

とはいえ彼は慎重で、この発見は絶対に確実というわけではないと言う。「結論に飛びつきたくはないのです」。彼らがスピッツァー宇宙望遠鏡を使って実際に観測したのは、この惑星の温度が約1000℃から約2800℃まで大きく変化しているということだ。論文の筆頭著者であるケンブリッジ大学のブライス-オリヴィエ・ドゥモリ氏は、「こんなに大きい温度変化を見たのは初めてです」と言う。

かに座55番星eは地球の約2倍の大きさで、質量は8倍近くある。今回観測された温度変化は、低温の場合でも約1000℃あるので、生物が生きることはできない。表面は岩石でできていると考えられているが、そうだとしても、岩石は完全に溶融しているか、少なくとも部分的に溶融しているはずだ。

けれども、この惑星の温度変化の幅の広さは（低い温度は2012年に、高い温度は2013年に観測された）、確かに何かが起きていることを示している。惑星ではなく主星の活動が変化しているのかもしれないと指摘する科学者もいるが、そうした変化ならランダムに起こるだろう。主星のまわりを軌道運動するガスや塵（ちり）により周期的に覆い隠されることで惑星が暗くなり、温度が下がったように見えるのだろうという指摘もある。

それらの可能性と同時に、火山活動による温度変化である可能性もある。火山の噴火も惑星を暗くするからだ。著者らはその可能性が高いと考えている。「太陽系でも、至る所で火山活動が起きているからです。火山活動の証拠は、金星、火星、木星の衛星イオなど、岩石でできているあらゆる種類の天体で見られます。火山活動は、ごく自然な説明なのです」とマドゥスダン氏は言う。

研究チームは、激しい噴火により大気中に吹き上げられた大量のガスと塵が、惑星の高温の表面を覆い隠して低温に見せていると考えている。その噴火は、私たちが見たこともないような規模のものでなければならないが、そのような噴火が起こる可能性はある。かに座55番星eは主星からの距離が非常に近く、惑星の1年にあたる公転周期はわずか18時間だ。これだけ近いと、主星の強い重力により惑星自体が伸び縮みし、摩擦によって熱が生じる。こうして内部の岩石が溶融した状態が保たれ、噴火を引き起こすというわけだ。

太陽系外惑星の大気の専門家である米カリフォルニア工科大学の天文学者ヘザー・クヌートソン氏は、「刺激的な結果ですが、惑星の高温の表面と大気の状態を完全に解明するには、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の打ち上げを待たなければならないと思います」とコメントする。

マドゥスダン氏も同じ考えだ。「今回の結果はすべて、瀕死（ひんし）のスピッツァー望遠鏡が収集したデータに基づくものです。ジェームズ・ウェッブ望遠鏡ではどこまでいけるか、今から楽しみで仕方ありません」。

（文　Michael D. Lemonick、訳　三枝小夜子、日経ナショナル ジオグラフィック社）

［ナショナル ジオグラフィック ニュース 2015年5月8日付］