新しい研究は、地球から約41光年離れた超地球系外惑星かに座55番星（55Cnceとしても知られる）には、その溶融した内部と密接に結合した水素に富む大気が存在する可能性があることを示している。この結果は、ジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST) の最新の観測データから得られました。関連する論文は2026年6月に「Nature Astronomy」に提出され、科学界が系外惑星の新興クラスである「溶岩惑星」の形成と進化を理解するための重要な手がかりを提供した。

かに座 55 番星は、半径が地球の約 1.88 倍、質量が地球の約 8 倍のスーパーアース惑星で、太陽に似た恒星の周りを公転しています。この惑星は親星に潮汐的に固定されており、わずか約 0.7 日で 1 回転を完了します。また、その軌道は非常に狭く、太陽の周りを回る水星の 88 日の公転周期にはるかに近いです。科学者らは一般に、このような軌道距離は、惑星の表面が高温で「焼け」、太陽が当たる側に大きな溶岩の海を形成するには十分だと信じている。

研究チームはJWSTを用いて、かに座55番星における「副食」（惑星が恒星の前から恒星の後ろに移動し、観測の視線から一時的に消える過程）を5回観測した。研究者らは、惑星の前後の明るさとスペクトルの変化を分析することで、そのデータを既存の系外惑星の形成と進化のモデルと比較した。このようなモデルは、溶融した惑星の大気には、より高い割合の一酸化炭素 (CO) と二酸化炭素 (CO₂) が含まれるはずであると予測します。

最新の観測によると、かに座 55 番大気の組成は大量の一酸化炭素が大半を占め、それを補う二酸化炭素の量が少なく、非常に豊富な水素が含まれている可能性が高いことが示されています。研究者らはまた、5つの日食現象の違いが、火山のガス放出プロセス、またはガス放出によって形成された雲に関連している可能性があることも発見した。これらの雲は短期間表面を冷却する可能性があり、その後新たなガスの放出によって分散され、動的に変化する大気構造を示します。

この論文は、「岩石惑星の二次大気は、その内部組成とその後のガス放出プロセスによって決定されるため、大気の組成は内部の酸化還元状態に直接関係している」と指摘している。 55 かに座の大気は水素豊富モデルに偏っており、明らかな温度逆転構造を示しています。これは、その内部酸素フガシティが比較的低いことを意味し、これは「還元された溶融マグマオーシャン」からのガス放出によって形成される大気のシナリオとより一致しています。簡単に言うと、地球の内部化学環境では水素が酸素よりも支配的であり、その結果、水素が豊富な大気の特徴が形成されます。

いわゆる「溶岩惑星」とは、表面に広範囲の溶融マグマがある系外惑星を指します。このタイプの天体は、過去 10 年間で徐々に研究のホットスポットになりました。かに座 55 番星は 2004 年に確認されました。それ以来、K2-141 b、L 98-59 d、TOI-561 b、HD 63433 d、CoRoT-7 b など、同様の惑星が発見されています。それらの公転周期はそれぞれ約 6.7 時間、7.5 日、10.5 時間、4.2 日、20.4 時間です。かに座 55 座 e と同様、これらの溶岩惑星は親星に潮汐的に固定されており、互いに非常に近い軌道を周回しているため、表面温度が非常に高くなります。このうち、L 98-59 d は木星の衛星イオのように表面全体が溶けた海で覆われている可能性が高く、かに座 55 座 e は主に星に面した側が溶けています。

太陽系内でのイオの激しい火山活動は、主に木星の強い重力によって衛星が伸縮し、潮汐加熱が起こることによって引き起こされます。対照的に、かに座 55 番星 e を含む、現在知られている溶岩系外惑星の火山活動と溶岩活動は、潮汐効果そのものではなく、主に恒星の放射による高温によって引き起こされます。これらの惑星は潮汐が固定されているため、星の片側は常に高強度の放射線に面しており、溶け続ける「熱い半球」になりますが、反対側を向いている側は比較的低温である可能性があり、昼と夜の極端な温度差が生じます。

研究チームは、かに座55番星などの溶岩惑星の詳細な観察は、極限環境における惑星の内部と大気との間の化学結合プロセスを理解するのに役立つだけでなく、他の岩石系系外惑星に大気があるかどうか、またその大気はどのように進化するのかについて将来の探査に重要な参考資料を提供すると考えている。 JWST とその後のより高度な天文観測装置が引き続き使用されるにつれて、科学者は今後数年、数十年で溶岩惑星グループの多様性とその形成史をさらに明らかにすることが期待されています。記事の最後で述べたように、これはまさに科学的探査の意味です - 観察を続け、質問をし続け、極限世界の惑星と生命についてのさらなる答えを見つけ続けることです。