ウェッブ望遠鏡、溶岩惑星に大気を発見

天文学者たちは、遠くの恒星を周回する岩石惑星が大気を保持しているという強い証拠を発見した。この結果は、そうした惑星がどのように進化するかについての長年の想定に反するものである。HD 3167bと呼ばれるこの惑星は、いわゆる溶岩惑星であり、主星に極めて近い軌道を回る岩石惑星の一種である。

この研究は、これまで打ち上げられた中で最も強力な天文台であるジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡に依拠している。同望遠鏡は地球から約150万キロメートルの地点から赤外線で宇宙を観測する。研究者たちは、惑星が恒星の前を通過する際に望遠鏡で観測する、トランジット分光法と呼ばれる手法を用いた。惑星の周囲のガスを通過した恒星の光を分析することで、チームは薄い大気と一致する信号を発見した。

HD 3167bはうお座の方向、約150光年の距離にある。恒星の周りを1日足らずで公転し、水星が太陽を回るよりもはるかに速い。その距離では、惑星は恒星放射にさらされ、科学者たちは一般に、大気は剥ぎ取られて宇宙空間に吹き飛ばされると予想していた。

この惑星は奇妙な中間的な位置を占めている。溶岩惑星としては比較的低温だが、我々が知る生命にとってははるかに高温すぎる。表面温度は岩石を溶かすのに十分な高さに達し、水の海ではなく溶融物質の海を形成する可能性がある。そのため、生物学の住処としては考えにくいが、極限環境下で大気がどのように振る舞うかを研究するための貴重な自然実験室となる。

この発見を特筆すべきものにしているのは、少なくとも岩石組成と恒星との密接な結びつきにおいて、この惑星がいくつかの点で初期の地球に似ていることである。数十億年前、若い地球とその隣人たちも、より活発な太陽からの強烈な放射に直面していた。その段階を生き延びる大気を理解することは、なぜある岩石惑星は裸になり、他の惑星は保護的なガスの覆いを保つのかを説明する助けになるかもしれない。

一つの可能性は、大気が原始的なものではない、つまり惑星を形成したガスと塵の雲から受け継がれたものではないということである。代わりに、火山活動や表面の溶融岩石の蒸発によって内部から補充されているのかもしれない。もしそうなら、この惑星は岩石惑星の内部化学を覗く窓となり得る。それは我々の太陽系でさえ探るのが難しいテーマである。

この結果は、ウェッブ望遠鏡によって可能になった系外惑星科学の幅広い波の一部である。同望遠鏡は大小の惑星の空を調べるのに使われてきた。新たな測定のたびに、小さな岩石惑星の周りに大気がどれほど一般的で、どれほど長く持続するかという問いにデータ点が加えられる。

今のところ、HD 3167bは確定した全体像ではなく、一つの興味深い事例にすぎない。大気を確認し、その組成を特定し、どのように持続しているかを解明するには、さらなる観測が必要である。しかし初期の証拠は、裸の岩石とガスに包まれた世界の境界が科学者たちがかつて考えたよりも曖昧であり、極端な軌道にある惑星でさえ驚きを秘めている可能性を示唆している。