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ケプラー系に季節あり


2つの地球型外惑星に地球と似たような安定した気候と季節があるというさらなる証拠「ケプラー186fとケプラー62f」

前々から地球によく似ているとされていた外惑星「ケプラー186f」だが、新たなる研究で、少なくとも気候の点では地球に似ていることが判明したようだ。

さらに「ケプラー62f」でも同じ結果が得られているという。

規則的な季節と安定した気候を持つ可能性が高い

『Astronomical Journal』に掲載された研究論文では、シミュレーションを行なって惑星の自転軸のダイナミクスを解析・特定した。

このダイナミクスは惑星の軸の傾き具合や時間経過による角度の変化を決める。自転軸の傾きは惑星表面が受ける日光に影響するために、季節や気候を決める要因となる。

「ケプラー186f」はハビタブルゾーン内で初めて確認された地球サイズの惑星である。解析の結果、自転軸は、地球と同様、非常に安定しており、そのために規則的な季節と安定した気候を持つ可能性が高いことが分かった。

さらに地球から1200光年離れたスーパーアース級の「ケプラー62f」でも同じ結果が得られている。

自転軸の傾きと気候の関係

自転軸の傾きは気候にどれほど重要なのだろうか? 

研究者によると、火星が数十億年前は水の惑星だったのに現在は荒涼とした砂漠に変わってしまったのは、自転軸の大きな変動が主な理由かもしれないという。

「火星は太陽系内のハビタブルゾーンにあります。ですが、自転軸の傾きが0度から60度と不安定です」と研究チームを率いた米ジョージア工科大学のゴンジェ・リ(Gongjie Li)氏は話す。「この不安定性のために大気が衰え、表面の水が蒸発したのでしょう」

対照的に、地球の自転軸のゆらぎはもっと穏やかで、22.1度から24.5度の範囲を1万年かけて変化する。

主星を周る惑星軌道の方位角(orientation angle)は、同じ星系内にあるほかの惑星との重力的な相互作用によって振動する。惑星の公転軌道が、その自転軸の歳差運動(コマの回転軸の首振り運動と同じ)と同じ速度で振動するなら、自転軸もまた前後に、ときには劇的に振動するだろう。

火星と地球は、水星や金星と並んで、強く作用し合う。その結果、その自転軸はひとりでに軌道の揺らぎと同じ割合で歳差運動を起こすようになり、これが自転軸の傾きに大きな変動を作り出す可能性がある。

地球では月が変化を食い止めている

幸いにも月が地球の変化を食い止めている。月は地球の自転軸の歳差運動率を大きくし、公転軌道の振動率とに違いを作る。一方、火星の場合、月のように自転軸の傾きを安定させられるだけ大きな衛星を持たない。

「どちらの外惑星も兄弟惑星との繋がりが弱く、火星や地球とはかなり違うようです」とリ氏は話す。「そこに衛星があるのかどうか不明ですが、計算からは衛星がなかったとしても、ケプラー186fと62fが数千万年は安定していられたことが示されています」

ケプラー186fの場合

ケプラー186fは地球の半径よりも10パーセント未満大きいが、質量、組成、密度は謎のままだ。公転周期は130日である。

NASAによると、ケプラー186の明るさは、正午に186fに立っていれば、地球から見た日没直前の太陽の明るさと同じくらいに見えるだろうとのことだ。ケプラー186ははくちょう座の方向に位置し、186fを含め、5つの惑星を持つ。

ケプラー62fの場合

ケプラー62fは、2014年に186fが発見されるまでは最も地球に似た外惑星だった。

地球より40パーセント大きく、岩石か海に覆われている可能性が高い。こと座の方角に位置し、ケプラー62を公転する5つの外惑星のうち最も外側にある。

生命は存在しているのか?

どちらもハビタブルゾーンに属しているが、だからといって生命が必ず存在するわけではない。それでも比較的有力な候補である。

今回の研究は、外惑星の気候安定性に関する初の調査で、生命の居住可能性についてさらなる理解をもたらしてくれる。

「惑星の季節が不規則だからといって生命の可能性を否定できるほど、生命の起源について十分な理解はされていません」と研究チームのユートン・シャン氏は話す。「地球上でさえ、生命は驚くほど多様で、過酷な環境でも信じられないような弾力性を示します。気候が安定していれば、いっそう快適に始まれるでしょう」




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