地球外生命体の潜在的な拠点: ウェッブによる木星の衛星の二酸化炭素の観察 Europa

ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の観測をきっかけに、2つの独立した研究が、木星の衛星エウロパの二酸化炭素の氷は地下の海から生じていると提案した。この発見は、地球外生命体の探索における主要な標的と考えられているエウロパの内海の構成について新たな洞察を提供するものである。

2 つの研究は、エウロパの表面の二酸化炭素は月の内海に由来することを示唆しています。ウェッブ宇宙望遠鏡によるエウロパの最近の観測では、月の二酸化炭素氷が地下の海から生じていることが示されており、この地球外生命の中心地となる可能性のある場所に炭素が豊富に存在することが浮き彫りになっている。

ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST) による木星の衛星エウロパ上の二酸化炭素 (CO2) 氷の最近の観測を利用した 2 つの独立した研究は、二酸化炭素が氷の天体の表層下の海洋に由来することを示唆しています。 2つの研究チームの発見は、エウロパの内海のほとんど知られていない構成について新たな洞察を提供するものである。

木星の衛星エウロパには、固体の水の氷の殻の下に塩分を含んだ液体の水の海があると考えられています。このため、エウロパは、太陽系の他の場所で生命を探索するための主要な標的となっています。この深海の潜在的な居住可能性を評価することは、炭素などの生命に不可欠な元素の豊富さを含むその化学組成に依存します。

これまでの研究で、エウロパの表面に固体の二酸化炭素の氷が存在することが確認されているが、二酸化炭素が地下の海洋から来たのか、月面の隕石に衝突したのか、それとも木星の磁気圏との相互作用を通じて月面で生成されたのかを判断することはできなかった。二酸化炭素の発生源を特定できれば、ヨーロッパの内海の化学組成が制約される可能性がある。

NASA のジェームズウェッブ宇宙望遠鏡の近赤外線カメラ (NIRCam) が、木星の衛星エウロパの表面の画像を撮影しました。ウェバーは、エウロパの氷の表面に二酸化炭素を発見しました。これはおそらく月の地下の海から来ていると考えられます。この発見は、ヨーロッパの海の潜在的な居住可能性に対して重要な意味を持ちます。衛星は赤外線の波長が短いほど明るいため、ほとんどの場合青く見えます。白い地物は、ポヴィス-リッジョ (左) とタラ-リッジョ (中央、右) の混沌とした地形に対応しており、表面の二酸化炭素氷が強化されていることを示しています。出典: NASA、ESA、CSA、ジェロニモビジャヌエバ (NASA-GSFC)、サマンサ K トランボ (コーネル大学)、ジェロニモビジャヌエバ (NASA-GSFC)、アリッサペイガン (STScI)

エウロパの二酸化炭素分布を解析する

2つの別々の研究で、研究者らはJWSTで得られたエウロパ表面の二酸化炭素の近赤外線スペクトルを分析した。

研究の1つで、サマンサ・トランボとマイケル・ブラウンはJWSTデータを使用してエウロパの二酸化炭素分布を地図化し、二酸化炭素レベルが最も高い地域がタラ地域であることを発見した。この地域は、地質学的破壊の後に再び表面に現れた物質である「カオステレイン」が支配する約1,800平方キロメートルの地域である。

研究者らによると、エウロパの表面で最も新しい地形の一部であるこの新しく再表面化した領域で見つかった二酸化炭素の量は、二酸化炭素が内部の炭素源から来たことを示唆しているという。これは、二酸化炭素がヨーロッパの地下海で形成され、地質学的に最近のタイムスケールで地表にもたらされたことを意味します。

しかし、著者らは、海洋有機物や炭酸塩から地表で二酸化炭素が形成される可能性を完全に排除することはできないと述べた。説明が何であれ、地下の海には炭素が含まれています。

最初の画像は、NASA のジェームスウェッブ宇宙望遠鏡の近赤外線カメラ (NIRCam) を使用したエウロパの表面の地図で、次の 3 つの画像は、ウェッブの近赤外分光計統合フィールドユニット (NIRSpec/IFU) からのデータを使用した組成地図です。組成マップでは、白いピクセルはタラ地域として知られる大規模なカオス地形 (中央と右) の二酸化炭素、およびカオスなポーイス地域 (左) の部分的な二酸化炭素濃度に対応します。 2 番目と 3 番目の画像は結晶化した二酸化炭素の証拠を示し、4 番目の画像は複雑な非晶質形態の二酸化炭素を示しています。出典: NASA、ESA、CSA、ジェロニモビジャヌエバ (NASA-GSFC)、サマンサ K トランボ (コーネル大学)、ジェロニモビジャヌエバ (NASA-GSFC)、アリッサペイガン (STScI)

別の研究でも判明した

同じ JWST データの別の研究で、Geronimo Villanueva らは、エウロパの表面の二酸化炭素が他の化合物と混合していることを発見しました。研究チームはまた、二酸化炭素がタラ地域に集中していることも発見し、これは月の表面の炭素が内部から来ていることを示していると考えている。

著者らは氷の 12C/13C 同位体比を測定しましたが、非生物源と生物源を区別できませんでした。さらに、研究チームは月の氷の地殻を突き破る揮発性物質のプルームを探した。これらの特徴の証拠は以前の研究で報告されていますが、著者らは JWST 観察ではプルーム活動を検出しませんでした。

彼らは、エウロパの噴煙はまれであるか、時には彼らが探していた揮発性ガスを含まない可能性があると考えています。 2 つの研究の結果は相互に補完し、エウロパの地下海洋には炭素が豊富に含まれているという結論を強化します。