カリスト

カリストは木星の4大ガリレオ衛星のうち最も外側を回る衛星で、半径約2,410kmとガニメデに次いで2番目に大きく、ほぼ水星に匹敵する大きさの世界だ。ガリレオ・ガリレイは1610年1月、木星のそばにかすかな光点としてこれを初めて見つけた。名前はゼウスによって熊に変えられたギリシャ神話のニンフに由来する。内側を回る仲間たち——噴火するイオ、ひび割れるエウロパ、地表を作り変え続けるガニメデ——が活発であるのに対し、カリストは静かな存在だ。暗く、クレーターだらけの氷と岩の球体は、約40億年間ほとんど姿を変えていない。

その静けさこそが、カリストを興味深い天体にしている理由でもある。カリストは木星から十分離れた軌道を回っているため、惑星が発する過酷な放射線の大部分を免れており、太古の地殻の下に塩分を含む海を隠している可能性がある。いくつかの指標から見て、木星系の中で最も穏やかな環境を持つ天体だといえる。

太陽系で最も傷ついた表面

これほど自らの歴史をあからさまに刻んでいる天体は他にない。カリストの表面は衝突クレーターで飽和しており、新しい衝突が古いクレーターをほぼ消し去ってしまうほどだ。これは、地質学的な更新がほとんどないまま約40億年にわたる天体衝突の記録を刻んできた地殻の証である。山脈も火山もなく、目立った断層系もない。空から降ってきたものは、そのまま残り続ける。

その象徴的な特徴がヴァルハラで、これまで知られている中で最大の多重リング衝突盆地だ。数百kmに及ぶ明るい中央平原を、同心円状のリング——氷の殻に凍りついた波紋——が取り囲み、中心からおよそ1,900kmまで広がっている。まるで池に小石を投げ入れたときの波紋のようだ。1979年にボイジャー1号が初めてヴァルハラの姿を明らかにした。もうひとつの巨大な同心円構造アスガルドは、およそ1,600kmに及ぶ。大きな盆地の間では、地形は暗く塵っぽい氷の丘や尖塔へと崩れており、明るい霜が徐々に昇華することで少しずつ浸食されている。

氷と岩石が半々——それでもわずかにしか分離していない

カリストの平均密度は約1.83g/cm³で、4大ガリレオ衛星の中で最も低く、内部がほぼ岩石と水氷の半々で構成されていることを示している。ガニメデや岩石惑星とは異なり、カリストは金属核・岩石マントル・氷の殻というきれいな分化を完全には遂げていないようだ。岩石と氷は部分的に混ざり合ったままで、岩石の割合は圧縮された中心部に向かってごくゆるやかに増していくにすぎない。

この中途半端な内部構造そのものが手がかりとなる。カリストがゆっくりと形成され、冷えたまま保たれてきたこと、つまり成分を溶かして分離させるほどの内部熱を一度も発生させなかったことを示唆している——隣接する衛星たちに刻まれた、熱く沸き立つような歴史とは正反対だ。

共鳴から取り残された衛星

イオ、エウロパ、ガニメデが活発であるのに対しカリストが死んだように静かな理由は、軌道の幾何学的配置に行き着く。内側の3つの衛星は、19世紀初頭にピエール=シモン・ラプラスが初めて説明した4:2:1の重力リズム、ラプラス共鳴に縛られている。この綱引きが軌道をわずかに楕円形に保ち、木星の潮汐力が周回のたびに内部を変形させる——イオを太陽系で最も火山活動の盛んな天体に変え、エウロパとガニメデの内部の海を液体のまま保つ助けとなっている。

カリストはその連鎖の外側にいる。約188万kmの距離を16.7日で木星を一周しており、これはガニメデのほぼ2倍の距離にあたる。軌道はほぼ完全な円形で、傾きもわずか0.19度と小さく、外側に軌道を乱すような大きな衛星も存在しない。共鳴による作用を受けないため潮汐加熱をほとんど感じず、そのため他の衛星たちの姿を作り変えた内部エンジンを一度も発達させなかった。

隠された海とかすかな大気

冷たく不活発に見える外見にもかかわらず、カリストは完全に凍りついているわけではないかもしれない。1990年代後半にNASAのガリレオ探査機が接近飛行した際、その磁力計は木星の変動する磁場によって誘導された電流を検出した——これは塩分を含み電気を通す液体の層が生み出すような特徴的な信号だ。有力な解釈は、厚さおよそ150〜250kmの氷の下に、100〜150kmほどの厚さの地下海が存在するというものだ。この海は潮汐によってではなく、おそらく不凍作用を持つ塩分やアンモニア、そしてわずかな放射性熱によって液体のまま保たれており、エウロパの海とはかなり異なるものになるだろう。

カリストはまた、二酸化炭素と分子状酸素からなる希薄な外気圏も持っており、太陽光と荷電粒子が氷の表面に作用することで放出されている。昼間の気温は赤道付近で165K(摂氏約マイナス108度)前後まで上がるが、夜間は80K以下まで下がり、露出した水氷は事実上岩のように硬くなる。

通りすがりに探査され、ついに標的に

外太陽系へ向かったすべての深宇宙探査機は、順にカリストへ目を向けてきた。1970年代のパイオニア10号・11号、1979年の両ボイジャー、そして最後にNASAのガリレオ探査機が1996年から2001年にかけて一連の接近飛行を行い、現在も頼りにされている詳細な画像と磁力計データをもたらした。とはいえ長年、カリストはあくまで「ついでの目標」であり、本命の目的地ではなかった。

それが今、変わりつつある。2023年4月14日に打ち上げられ、2031年に到着予定のESAの木星氷衛星探査機JUICEは、ガニメデ、エウロパ、カリストをまとめて調査するよう設計されている。その周回計画にはカリストへの約21回のフライバイが含まれており、これはこの衛星がこれまでに受けた中で最も徹底した調査となる。埋もれた海の深さと実在性を探り、ガリレオよりもはるかに精細に古代の表面を地図化する。

木星圏で最も安全な大地

木星の最も過酷な放射線帯よりも十分外側を周回しているため、カリストの表面が受ける1日あたりの放射線量は地球表面の自然放射線のわずか10倍程度にすぎない——エウロパやイオの致死的な環境とは比較にならないほど小さい。これに地質学的な安定性、豊富な水氷、そして脱出に有利な低重力を組み合わせると、カリストは以前から木星系への有人探査の自然な拠点として挙げられてきた。有人外惑星探査に関する2003年のNASAの研究(通称HOPE構想、Human Outer Planets Explorationの略)は、宇宙飛行士が現実的に表面で活動できる唯一の大型衛星としてカリストを名指しし、より過酷な内側の衛星を遠隔探査するための基地として利用することを提案した。

カリストを自分で見つける

カリストを見るのに地球を離れる必要はない。安定した双眼鏡か小型望遠鏡があれば、4つのガリレオ衛星すべてが木星を挟んで一列に並ぶ小さな星として見える——1610年にガリレオの宇宙観を覆したのと同じ光景だ。カリストは4つのうち最も外側を回り、木星から最も離れて振れるため、多くの場合最も見つけやすく、木星の輝きからきれいに離れて見える。数晩にわたって観察すれば衛星の位置が目に見えて動くことがわかる。カリストは木星を一周するのに17日近くかかるため、この4つの中で最もゆったりとした動きを見せる踊り手であり、内側の3つが夜ごと行き来する間、ゆっくりと漂っていく。