氷衛星の生命維持能力を検証、衝撃シミュレーションで

外太陽系の氷衛星では激しい衝突が何度も繰り返されてきたが、メリーランド大学の研究チームが大規模な衝突をシミュレーションした結果、こうした衝突は衛星が液体の水の海を維持できるかどうかにはほぼ影響しないことが判明した。衝突前に海が存在していた衛星は衝突後も海を保つ可能性が高く、逆に元々海のない衛星が衝突によって海を獲得することはないということである。

土星、天王星、海王星周辺の衛星の地表下には、数キロメートルの厚い氷殻に覆われた液体の水が存在する可能性が指摘されている。これらの衛星は地球外生命の探索先として最も有望な候補である。しかし外太陽系は激動の領域で、現在の衛星の多くは過去の衛星が衝突によって破壊され、その破片が再集合して形成されたものと考えられている。こうした過程の中で、衛星は液体の海を失うのか保ち続けるのかが重大な問題だった。研究チームはコンピュータシミュレーション手法を組み合わせ、衝突時の激しい物理現象と衛星内部の数十億年にわたる熱変化を同時に追跡することで、半径500キロメートルと1000キロメートル程度の衛星が衝突と再形成を経験した後、45億年間がどう進むかを模擬した。

その結果、衛星のサイズが衝突の長期的な影響を大きく決定することが明らかになった。大きい衛星では衝突のエネルギーが熱に変わり、既存の海を数十億年間にわたって厚くする可能性がある。小さい衛星では異なり、衝突前に表層の氷と岩石の混在層が断熱毛布のような役割を果たして海を支えていたのが、衝突によって層が再編成されることで、岩石が中心に沈み氷が浮上し、熱の保持が難しくなり海の維持が困難になると考えられる。いずれの場合も、衝突自体が元々存在しなかった海を新たに生成することはないという点が重要である。

この発見は、今後の宇宙探査ミッション計画に大きな意味を持つ。土星のミマス、エンケラドス、テティス、ディオネ、レア、天王星の各衛星、海王星の大型衛星トリトンなど、多くの太陽系外周天体がNASAや国際的な宇宙機関の将来のミッション対象となっている。液体の海を保つ可能性が高い衛星がどれかを知ることで、探査機の送信先や探索対象（重力データから推定される隠れた海、塩の堆積物、氷火山など）を効率的に決定できるようになる。これは搭載される各種測定機器やセンサーの仕様や感度設定に直接影響する。

日本の製造業や部品サプライヤーにとっても、こうした宇宙探査ミッションの方向性の確定は重要である。探査対象の明確化によって、必要となる機器・部品の種類や精度要件が決まるからだ。太陽系探査がどの衛星に向かい、どの程度の精密さを求めるかが確定することで、その探査機に搭載される各種装置や部品への需要が具体化し、仕様が明確になる。衛星の生命維持能力に関する理解が深まる研究の進展は、次世代の宇宙探査機器に対する要求仕様をより明確にし、それが日本国内の部品メーカーや装置開発企業の製品開発計画に直結していくのである。

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