地球のようなプレートテクトニクスが数十億年前に金星を形成した可能性がある

金星は地球に最も近い惑星であるにもかかわらず、非常に住みにくい場所である。地球の約100倍も高温で、その厚い大気を探索する宇宙船はわずか2時間で押しつぶされた。しかし、金星はかつて地球の初期に起こったのと似た地殻変動を起こしていた可能性がある。この新たな発見は、金星に初期生命が存在した可能性、その進化の過去、そして太陽系の歴史について評価するための新たなシナリオを天文学者に提供する。この発見は、10月26日にNature Astronomy誌に掲載された研究で説明されている。

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この研究では、研究者らは金星の大気データとコンピューターモデリングを使用して、金星の現在の大気の構成と表面圧力は、初期のプレートテクトニクスによってのみ生じたものであることを明らかにした。このプロセスは生命にとって非常に重要であり、複数の大陸プレートが互いに押し合い、引っ張り合い、滑り合うことを伴う。

地球では、数十億年にわたってプレートテクトニクスが激化してきました。このプロセスにより、新しい大陸や山脈が形成され、地球の表面温度を安定させる化学反応が起こりました。また、生命が発達するのにさらに適した環境も生み出されました。

金星は反対方向に動いており、表面温度は華氏867度で、鉛を溶かすほどの熱さです。天文学者は、金星には「停滞した蓋」があると信じてきました。つまり、金星の表面には最小限の柔軟性を持つ単一のプレートしかないため、ガスのほとんどが外殻の蓋の下に閉じ込められたままです。

研究チームは、金星の大気に関する現在のデータをこれらのモデルの最終目標として使い、金星にはその誕生以来ずっと停滞した蓋があったと仮定して作業を開始した。研究チームは、金星の現在の大気を再現したコンピューターシミュレーションが、金星の現在の位置と一致しないことにすぐに気付いた。

次に研究チームは、金星が現在の状態になるまでに何が起こっていたかをシミュレーションした。金星の歴史の初期における限定的な地殻変動と、それに続く現在の停滞した蓋モデルを考慮に入れると、最終的に数値はほぼ正確に一致した。

金星の大気には窒素と二酸化炭素が豊富に含まれているため、金星は惑星形成後約45億年から35億年前にプレートテクトニクスを起こしていたに違いないと研究チームは考えている。地球と同様に、この初期の地殻変動は、移動するプレートの数と移動量の点で制限されていたと彼らは示唆している。このプロセスは金星と地球で同時に起こっていたとも考えられる。

「全体像から得られる教訓の一つは、同じ太陽系内に同時に二つの惑星が存在し、プレートテクトニクス体制で活動していた可能性が高いということだ。これは、今日の地球上に見られる生命を可能にしたのと同じテクトニクスのモードだ」と、研究の共著者でブラウン大学の惑星地球物理学者マット・ウェラー氏は声明で述べた。

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研究チームによると、これは古代の金星に微生物が存在していた可能性をさらに強めるものだという。また、地球と金星は分岐する前、科学者がこれまで考えていた以上に似ていたことも示している。両惑星はほぼ同じ大きさで、質量、密度、体積も同じであり、同じ太陽系周辺に存在している。

この研究はまた、すべての惑星のプレートテクトニクスが単にタイミングによるものである可能性を示しており、生命そのものも完璧なタイミングの産物である可能性がある。

「これまで私たちは地殻構造の状態を二元論的に考えてきた。つまり、それは真か偽か、そして惑星の存続期間中は真か偽かのどちらかだ」と、研究の共著者でブラウン大学の地質生物学者および地球物理学者のアレクサンダー・エバンズ氏は声明で述べた。「これは、惑星が異なる地殻構造状態に移行したり、そこから抜け出したりすることがあり、これは実際にはかなり一般的かもしれないことを示している。地球は例外かもしれない。これはまた、継続的に居住可能であるだけでなく、居住可能な状態に移行したり、居住不可能になったりする惑星があるかもしれないことを意味する」

地殻構造の変化を理解することは、近隣の衛星や遠方の太陽系外惑星の将来の研究にとって重要となるだろう。木星の4番目に大きい衛星エウロパは、すでに地球のようなプレートテクトニクスの証拠を示している。

「我々はまだ、惑星の表面を使ってその歴史を理解するというパラダイムの中にいる」とエバンズ氏は語った。「表面では保存されていないことが多い惑星の非常に古い歴史を理解するには、大気が実は最良の方法かもしれないということを、我々は初めて実証したのだ。」

今後のNASAのダヴィンチ探査ミッションでは金星の大気中のガスを測定し、この研究結果を確固たるものにするのに役立つ可能性があり、この現象がどのように起こったかという詳細は地球にとって重要な意味を持つ可能性がある。

「これは、金星とその進化、そして最終的には地球の運命を理解するための次の重要なステップとなるでしょう」とウェラー氏は語った。「どのような条件が私たちを金星のような軌道に進ませるのか、そしてどのような条件が地球が居住可能な状態を維持できるようにするのか？」