タイタンの初の地球地図は、奇妙なひねりを加えた地球に似た特徴を明らかにした

宇宙飛行士がタイタンのなだらかな丘を歩いたり、巨大な砂丘を滑り降りたりする前に、彼らはどこに向かっているのかを知らなければならない。

研究者らは、世界の氷原、曲がりくねった峡谷、しわが寄った海岸線を描いた初の地球地図を作成し、土星最大の衛星タイタンの探査に向けて大きな一歩を踏み出した。月曜日にネイチャー・アストロノミー誌に発表されたこの経路探索図は、今後作成されるより詳細な地図の基礎となり、科学者がタイタンの過去を解明し、将来の探査計画を立てるのに役立つだろう。

「地質図作成は、基本的に惑星の表面を分析してその歴史を理解するために使用するもうひとつのツールです」と、この図の作成に協力したアリゾナ州立大学の惑星科学者デビッド・ウィリアムズ氏は言う。

2004年に土星系に到着したカッシーニ宇宙船は、研究者にタイタンの厚い黄色い雲を通して初めてその姿を垣間見せた（この衛星の大気は地球よりも厚いが、そのほとんどが窒素とメタンでできている）。その後13年間、探査機のレーダー探査機は100回以上の接近通過を行い、何度も衛星上を掃討し、湖や川など、紛れもなく表面が液体であることを示す痕跡を明らかにした。これは地球以外の世界では初めてのことだ。

ウィリアムズ氏と彼の同僚たちはレーダー画像から始めた。カッシーニは雲を通して電波を送り、タイタンの地表で反射させて地図を作成した。この方法は、急降下したり交差したりする領域でタイタンの表面の半分弱をカバーしたが、高解像度を特徴としており、チームは平原や砂丘など、この衛星のさまざまな地形を識別するためにこれを利用できた。次に、そのレーダーデータを、可視光と赤外線を撮影する他のカメラのデータと重ね合わせ、カッシーニのさまざまな目にそれぞれの地形がどのように見えたかを調べ、最後に他の機器から得た地球規模のデータを使用して、レーダーの照射範囲の間にどのような種類の土地があるのか​​を推測した。「この特定の地図は、地球規模で表面のさまざまな物質を示すことに重点を置いていました」とウィリアムズ氏は言う。

この地図は、液体と風によって形作られた世界を明らかにしているが、氷点下約300度というタイタンの表面には水が流れていない。むしろ、液体のメタンとエタンがタイタンの川や湖を満たし、蒸発して再び雨として降り注ぐという、地球の水循環の異星人の類似性を示している。

しかし、これは月に H2O がないということではありません。逆に、タイタンの表面は主に H2Oです。「地球上で大陸を構成する地殻全体、つまり人間が歩く部分のようなものは、タイタンの場合は水氷です」とウィリアムズ氏は言います。

研究チームは、氷の地殻から削り出された地形を、クレーター、湖、平原、砂丘、丘陵、迷路（峡谷）の6つの主要なタイプに分類した。

表面にはあちこちにクレーターが点在している。北極近くにはメタン湖があり、鋭い海岸線によって黒っぽい斑点が浮かび上がっている。南に移動するにつれて、探検家はタイタンで最も一般的な地形に遭遇する。平原、つまりメタンとエタンを主成分とする砂がまぶされた平原が、地球のほぼ 3 分の 2 を覆っている。赤道の風が、その砂を数百フィートの高さの砂丘に積み上げ、数百マイルにわたって伸び、月の中央部を囲み、表面の約 5 分の 1 を覆っている。

平原と砂丘の間には、おそらく数百フィートの高さの丘陵地帯が点在している。雨の多い時代のメタンの流れによって掘られたひび割れた峡谷の網が南極の大部分を覆っている。これは、土星の周りを回るタイタンの軌道と、太陽の周りを回る土星の軌道が時間の経過とともにわずかに変化するにつれて、タイタンが経験した気候変動の兆候である。

「タイタンの地質学的歴史を振り返ると、両極に液体が蓄積し、その後赤道でより優勢になるという一連の流れが見られます」とウィリアムズ氏は言う。

今後、この地図や同様の地図をさらに研究すれば、研究者は季節ごとの液体の動きも解明できるようになるかもしれない。「最終的には、このような地図がタイタンのメタン循環を説明するのに役立つことを期待しています」と、この研究には関わっていないカリフォルニア大学バークレー校の惑星科学者イムケ・デ・ペイター氏は言う。

そして、より優れた地図も完成に近づいている。2017年にカッシーニが土星の大気圏に突入したことで、データの流出は突然止まったが、ウィリアムズ氏によると、主要な地形を見つけて名前を付けたのは最初の一歩に過ぎないという。彼と同僚たちはすでに一歩先に進み、陸地を明るい平原や山など、より細かいカテゴリーに細分化し、より詳細な地図を作成した。彼らはこの地図を米国地質調査所を通じて公開する予定で、月、火星、ケレス、ベスタなど、地球外惑星の地質図に加わることになる（冥王星と水星の地図も作成中）。

人間の探検家がこれらの地図を必要とするようになるまでにはしばらく時間がかかるかもしれないが、ロボット偵察機がそう遠くないうちにこれらを有効活用するかもしれない。NASA はドラゴンフライと呼ばれる探査機を開発中だ。この探査機はタイタンを空中から航行し、表面に着陸し、再び離陸することができる。このミッションは 2026 年に地球を出発し、2034 年に月に到着し、そこで地球外生命体の居住可能性の兆候を探す予定だ。

「この地図は、ドローンを使って探査を計画している場所の周囲の地質学的単位の性質を調査チームに知らせるのに役立ちます」とウィリアムズ氏は言う。