気化した岩石の雲と灼熱のマグマの海か、謎の系外惑星

サブネプチューンと呼ばれる惑星の大気中に、酸化アルミニウムや珪酸塩などの鉱物から成る雲が形成される可能性が、アリゾナ州立大学の研究チームのシミュレーション結果から明らかになった。これらの雲は優れた断熱効果を持ち、惑星内部からの熱を逃がさずに閉じ込めることで、惑星表面の温度を1400度から2600度セルシウスまで上昇させるおそれがある。その結果、岩石が溶融してマグマの海が形成される可能性も指摘されており、この現象が宇宙望遠鏡ジェームス・ウェッブによる最近の観測データと符合することが分かった。

サブネプチューンは地球より大きく海王星より小さい惑星で、これまで多数発見されているにもかかわらず、その構成と構造は依然として謎に包まれている。太陽系に同じタイプの惑星がないため、天文学者たちは直接的な比較ができず、大気観測を通じて惑星の本質を解明しようとしている。サブネプチューンの大気は深く密度が高く、大気と固体表面の境界付近の極度の圧力により、鉱物は蒸気となって雲を形成する。

研究チームは詳細なコンピュータシミュレーションにより、これらの鉱物雲が深い層で形成されると、惑星のコアからの熱を効率的に捕捉し、上部大気は逆に顕著に冷却されることを示した。 これらの発見は、具体的な観測事例とも一致している。例えば、地球から48光年離れた赤色矮星を公転するGJ 1214bは、かつては冷たい水の世界と考えられていたが、2025年のジェームス・ウェッブによる観測で金属蒸気と二酸化炭素のかすみが検出され、その可能性は否定された。

現在では、分厚い大気に隠された表面が完全に溶融している可能性がある。さらに重要なのは、マグマオーシャンの存在が大気組成観測に大きな影響をもたらすことだ。マグマから放出されたガスが大気に拡散する一方で、大気中の物質がマグマに吸収されるため、酸素やシリコン水素などが大気に供給される。

このガス交換は、ジェームス・ウェッブが大気スペクトルから惑星の全体的な構成を推定する試みを複雑にする可能性がある。 これらの知見は、サブネプチューンの居住可能性に重大な障害をもたらす。マグマオーシャンが形成されなかったとしても、大気と固体表面の境界が十分に熱ければ、表面は液体の水や生命を支持するには高すぎる温度となる。

このように、深部での過剰な加熱により惑星の下層大気は膨張し続け、数十億年の間に惑星が収縮するのを妨げることになる。今回の研究成果は2026年7月8日にアストロフィジカル・ジャーナル・レターズに掲載され、謎に満ちたサブネプチューン型惑星の正体に一歩近づく可能性をもたらした。

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