冥王星は太陽から遠ざかるにつれて徐々に冷却していく軌道を描いています。地球年 248 年ごとに、この準惑星は楕円軌道を完成し、恒星からかなり遠ざかり、2114 年に初めて元の位置に戻ります。1930 年の発見以来、冥王星が太陽系のこれほど遠くに移動したのはこれが初めてであり、大気の凍結が進行する可能性があります。
惑星科学研究所の上級研究員アマンダ・シカフース率いる研究者チームは、この期間の冥王星の大気の変化を詳細に観察した。研究は、準惑星の大気崩壊の最初の兆候が検出されたことを示しています。
プラネタリー・サイエンス・ジャーナルに掲載された最近の記事で、シカフース氏と彼のグループは、2017年から2023年にかけての冥王星の大気の変化について説明した。研究では、2015年にニューホライズンズ探査機が通過した後、2021年半ばまで、準惑星の大気圧は安定したままであることが示された。しかし、探査機で観測されたものと同様の、かすんだ大気を考慮したモデルに基づいて、2021年半ばから2023年7月までに平均16%の圧力低下が記録された。
星を使って冥王星の大気を分析する方法
現在、冥王星の大気を直接監視できるほど冥王星に近づいている探査機はありません。地球から見ると、強力な宇宙望遠鏡を使用しても、冥王星は小さな点として見えます。しかし、冥王星、地球、星々の継続的な運動により、恒星掩蔽として知られる偶然の配列が発生します。冥王星が星の前を通過する際の星の光の変化を観察することで、科学者は準惑星の大気の組成と密度を特徴付けることができます。
これらの現象に関するデータの収集は複雑なプロセスです。星が冥王星に隠れると、その影が地球に投影されます。これらの予測は、海洋や無人地域を含む広大な地域に広がる可能性があります。したがって、研究者は影の軌跡のマップを作成して観測を計画します。 2017年以来、シカフースと彼のチームは10回の別々の掩蔽を監視したが、地球上の複数の地点から同じ現象を観測できたのは4回だけだった。この多中心的なアプローチにより、近くの観測者間で結果を確認し、より離れたチームが冥王星大気のさまざまな領域を分析することが可能になりました。
「多くの場合、私たちは大きな天文台の上に影の軌跡を持つ予想される掩蔽を観測することを好みます。なぜなら、この装置とデータはその有効性がすでに証明されているからです」とシカフース氏は語った。同氏は、チームが「影の軌跡に関して地元の観測者と協力してこれらのデータセットを改善する」ことを目指していると付け加えた。
冥王星にはかすかな明るさがあり、遠ざかるにつれて明るさはさらに低下しますが、これらの観測で重要なポイントは星の明るさです。望遠鏡は、掩蔽前、掩蔽中、掩蔽後に捉えた光の量を正確に測定し、星の光がどのように消えて可視状態に戻るかを記録します。
掩蔽現象では、星の明るさが徐々に暗くなります。これは、冥王星の大気が光を曲げ、ヘイズ粒子が存在する場合、それが霧のように散乱する可能性があるために起こります。その後、星は準惑星の氷の天体の後ろを通過する際に完全に消滅します。
「星の明るさが暗くなり再び現れるのを観察するという単純な技術によって、月の3分の2の大きさで太陽から30倍も離れた天体上の、地球の大気の数百万分の1に相当する希薄な大気をどのように調査できるのか、いつも驚かされます」とシックカフース氏は語った。
数年間にわたっていくつかの掩蔽を観察することにより、シカフースと彼のチームは大気圧の変動を測定することができました。
準惑星の圧力降下と霧を理解する
冥王星の大気は主に窒素で構成されており、それに加えてメタンや一酸化炭素などの他の炭素ベースの元素が含まれており、これらが霞を引き起こす可能性があります。気圧が低下するにつれて、これらの霧は分散し、より低い高度に蓄積すると予想されます。大気の正確な物理学はまだ完全には理解されていませんが、シカフース氏が説明したように、それは冥王星の表面の氷の特徴と強く関係しています。人間の数世代にわたる冥王星の公転中に行われるこのような研究は、これらの謎を解明するために不可欠です。
「私たちは冥王星にとって特に興味深い時期に生きています」とシカフース氏は語った。彼女はさらに、「私たちの研究は、大気圧が最近低下し始めていることを示しています。今後数年または数十年のうちにさらに多くのデータを収集して、この傾向を確認または反駁できることを期待しています。」と付け加えました。
