失われた：エウロパの氷の地殻の巨大な塊

太陽系で最も興味深い世界の一つとして長い間考えられてきたエウロパは、地球の表面を形成する力、つまりプレートテクトニクスと非常によく似た力の影響を受けていた可能性がある。

木星の4大衛星の1つであるエウロパは、氷で覆われており、その下には自由に流れる水の海があると思われます。木星の巨大な重力によって水は液体のまま保たれ、エウロパの中心核に潮汐を引き起こし、岩石を十分な熱さに保っています。さらに、太陽系で最も滑らかな表面の1つであるエウロパの表面には、衝突クレーターの痕跡がほとんど見られません。このことから、専門家は長い間、この衛星の氷の地殻は惑星の年齢スケールでは非常に若く、何かが氷を消滅させ、時間とともに再形成させているのではないかと考えてきました。

2 人の科学者が、エウロパの表面は氷のプレートテクトニクスによって形成されたという説得力のある主張を展開した。地質学者のサイモン・カッテンホーン氏と惑星科学者のルイーズ・プロクター氏は、10 年以上前にガリレオ宇宙船が収集した高解像度画像を研究し、エウロパの表面の氷マントルが、やや温かい氷の層の上を移動するプレート状の部分で構成されているという証拠を発見した。これは、地球表面の巨大な岩石プレートが、より弱い鉱物層の上で移動するのと似ている。彼らの研究結果は、 Nature Geoscience 誌に発表されたばかりである。

エウロパの氷の表面は、「このネットワーク状の構造、亀裂、尾根、そして帯状の構造が、さまざまな方向に、非常に特徴的なパターンで交差している」とカッテンホーン氏は言う。「写真を撮ってプリントアウトし、それを細かく切り刻んでジグソーパズルのように積み重ねれば、元通り組み立てることができるでしょう。私たちはその断片を過去にさかのぼって、エウロパの表面の元の写真を作りました」

「ジグソーパズルのように、元に戻すことができます。」

地球では、海底の拡大により、かつては一体だった陸地の間に隙間ができた。エウロパにも、膨張帯と呼ばれる同様の地形がある。「地球で海盆を取り除いて大陸を再びひとつにまとめるのと同じように、この帯を閉じることができます」とカッテンホーン氏は述べ、場所によっては一致する縁をつなぎ合わせることもできる。エウロパの氷床プレートの一部には、横方向に移動した痕跡も見られ、カリフォルニアのサンアンドレアス断層のような変形断層を作った。

しかし、いくつかの場所では、「プレートの一部を[仮想的に]動かして元のパターンを再現したところ、写真に大きな隙間ができました」とカッテンホーン氏は言う。「まるで、2つの破片が床に落ちて、見つけられなくなったかのようでした」。これは、かつてエウロパの表面に存在していたものの一部が消えたことを示しているとカッテンホーン氏は言う。

地球では、これは沈み込み帯の証拠となるだろう。沈み込み帯とは、大陸プレートが別の大陸プレートの下に滑り込み、惑星の岩石マントルに再び組み込まれる領域である。カッテンホーン氏とプロクター氏は、エウロパでは、非常に冷たい表面の氷のプレートが下方に移動し、わずかに温かい月の氷マントルに再び組み込まれていることを示唆していると主張している。彼らはこれらの領域を「沈み込み帯」と呼んでいる。

「プレートが沈み込んでから溶けると言っているのではありません」とカッテンホーン氏は言う。「プレートが沈み込んでいる」、つまり熱、圧力、そしておそらく化学反応の力によって下にある氷と再結合しているのだ。これらの失われた隙間の端には、非常に特徴的な表面の特徴、つまり沈み込み帯と呼ばれる板状の帯があり、数十キロメートルの幅の広く平らな氷の領域で、そこで変形が起こった。地球の沈み込み帯に沿って、同様の陸地の変形が起きている。

研究者たちは、最上部の氷板で「クライオラヴァ」の痕跡も発見した。これは、表面に噴出してから凍ったスラッシュ状の物質だ。しかし、地球の溶岩との類似点は、ほぼそれだけだ。「エウロパでも、水は氷よりも密度が高いのです」とカッテンホーン氏は言う。「液体の水を表面に出すには、密度の低い物質を通過させなければなりません」。沈み込み圧力がエウロパの表面に水を押し出している可能性はあるが、これらのクライオラヴァの起源は謎のままだ。

「おそらく、氷棚の中にはすでに液体の溜まりがあるのでしょう。数年前に論文が発表されましたが、南極の氷底湖に似ています。そして、何らかの方法でそれが圧縮されれば、その液体は表面に上がってくるのです」と彼は言う。

カッテンホーン氏とプロクター氏は、ガリレオからのデータを使い、プレートテクトニクスの兆候がないかエウロパの他の場所を研究し続ける予定だ。しかし、「これらの画像はすでに10年以上前のものです」と同氏は言う。「[画像には]まだ再発見すべきものがたくさんありますが、私たちは底辺を掘り始めています。新しいデータが必要です。」

木星の衛星を20年近く研究してきたカッテンホーン氏は、太陽系で地球以外で地殻活動の兆候を示す唯一の天体であるエウロパの地殻活動の証拠が、木星の衛星への新たな科学探査ミッションであるNASAのエウロパ・クリッパー計画の推進力を高めるのに役立つことを期待している。

「これはエウロパで何が起こったのかという謎を解明するための16年間の努力の集大成であり、本当に愛情のこもった仕事だと思っています」と彼は言う。

訂正: この記事の以前のバージョンでは、地球の沈み込み帯に沿った表面の特徴と比較して、エウロパの沈み込み帯に沿った表面の特徴の一部について誤って説明していました。この誤りをお詫び申し上げます。