冥王星

冥王星は最もよく知られた準惑星であり、20世紀の大半を通じて第9惑星として数えられていた。クライド・トンボーは1930年、アリゾナ州のローウェル天文台で写真乾板を根気強く比較し続けた末、恒星に対してわずかに動く一点の光を見出し、これを発見した。冥王星は76年間にわたり惑星としての地位を保っていたが、2006年に国際天文学連合によって準惑星に再分類された——これは同じ領域でさらに似た、あるいはより質量の大きい天体が次々と発見されたことによる降格であった。

小さく、冷たく、途方もなく遠い——太陽からの距離は地球の約39倍——冥王星は、2015年にNASAのニューホライズンズ探査機が接近し、窒素の氷河、水氷の山々、そして霞んだ青い空を持つ驚くほど複雑な世界を明らかにするまで、ぼやけた光の染みにすぎなかった。

縁に位置する世界

冥王星は小さい——直径は約2,377kmで、地球の月の幅のおよそ3分の2しかなく、質量は地球のわずか約0.2パーセントである。海王星の外側に広がる氷天体の帯、カイパーベルトの奥深くを、平均距離39.5天文単位で公転している。太陽を一周するのに約248地球年かかるため、トンボーが発見して以来、冥王星はまだ半周すら終えていない。

その軌道は、古典的な惑星が描くような整った円に近い形とはかけ離れている。冥王星の軌道は離心率が高く、大きく傾いており、他の惑星が共有する面に対して17度以上傾斜している。この楕円は非常に引き伸ばされているため、冥王星は時に海王星よりも太陽に近づくことがある——1979年から1999年の間がそうだった。両者が衝突することはない。冥王星は海王星と3:2の軌道共鳴に固定されているからだ。すなわち、海王星が3周する間に冥王星がちょうど2周するという重力的なリズムが、両者を永遠に互いの進路から外れさせているのである。

ハート、平原、そして山々

2015年のフライバイを象徴する画像は、冥王星の発見者にちなんで「トンボー地域」と名付けられた、広大で淡いハート形の領域である。その西側の葉「スプートニク平原」は、幅およそ1,000kmの盆地で、凍った窒素で満たされている——太陽系で最大級の氷河として知られる。その表面は数十kmにわたる多角形のセルに分かれており、これはゆっくりと循環する対流の頂部であり、宇宙規模のラバランプのようにこの平原を絶えず作り変えている。この平原はほぼクレーターがなく、地質学的に若い——おそらく1億年未満——ことを意味する。かつて凍りついた遺物と見なされていた世界にとって、これは衝撃的な事実だった。

窒素の氷を縁取るように、本物の山脈がそびえている。エベレスト初登頂者にちなんで名付けられた「テンジン山脈」(当初はノルゲイ山脈と呼ばれた)と「ヒラリー山脈」は、高さ3~6kmに達する。冥王星の表面温度、およそ摂氏マイナス230度では、通常の水氷は岩石と同じくらい硬くなる。これらの峰々はその凍った水の岩盤から刻まれており、より柔らかい窒素の氷の上に浮かび、海に浮かぶ氷山のように互いにぶつかり合っている。

薄く、青く、呼吸する大気

冥王星は、微量のメタンと一酸化炭素を含む窒素の希薄な大気をまとっている——これはその表面を覆うのと同じ物質である。冥王星が太陽に近づくと表面の氷が昇華し、大気は厚くなる。逆に深い寒冷の彼方へ遠ざかると、そのガスの多くは地表に再び凍りつく。ニューホライズンズはこの大気を透過する太陽光を捉え、200kmを超える高さまで積み重なる約20層の靄の層を明らかにし、冥王星に驚くべき青い薄明の空を与えていることを示した。この色合いは、微細な靄の粒子による太陽光の散乱によって生じている。

冥王星とカロン:二重の世界

冥王星最大の衛星カロンは1978年に発見され、そのサイズで際立っている。直径約1,212kmで、冥王星の直径のおよそ半分に達し、太陽系において母天体に対する相対サイズが最大の衛星である。その質量は非常に大きく、この一対の共通重心「重心点」は冥王星の内部ではなく表面上空の空間に位置する。そのため両者は、回転するダンベルのようにその外部の点を中心に旋回しており、これが冥王星とカロンがしばしば連星系ないし二重系と呼ばれる理由である。

両者はまた相互に潮汐固定されている——それぞれが永久に同じ面を相手に向けており、冥王星の近い側からはカロンが空に静止したまま、昇ることも沈むこともない。はるかに小さな4つの衛星がこの家族を構成する。2005年に発見されたニクスとヒドラ、そして2011年と2012年にハッブル宇宙望遠鏡によって発見された小さなケルベロスとステュクスである。この5つの衛星はすべて、太古の昔に冥王星と別のカイパーベルト天体との間で起きた衝突によって飛び散った破片から凝縮したものと考えられている。

ニューホライズンズのフライバイ

ニューホライズンズが訪れるまで、冥王星を訪問した探査機は一つもなかった。この探査機は2006年1月に打ち上げられ——冥王星が再分類される数か月前のことだった——50億キロメートルを超える宇宙空間を横切って到達した。2015年7月14日、ピアノほどの大きさのこの探査機は、冥王星からわずか約12,500km——表面上空およそ7,800km——を、時速およそ5万kmという猛スピードで通過した。これは軌道に入るには速すぎたが、遭遇した半球を極めて詳細に地図化するには十分な近さだった。電波信号が地球に届くまで4時間以上かかったため、ミッションチームはその後数か月にわたってデータがゆっくりと届くのを見守るしかなく、それは小さな氷の世界がどのようなものであり得るかという教科書を書き換えるものだった。ニューホライズンズはその後もカイパーベルトのさらに奥へと進み、2019年には接触二重小天体アロコスをフライバイした。

冥王星を見つける方法

冥王星は肉眼や双眼鏡の届く範囲をはるかに超えている——およそ14等級で、人が補助なしで見える最も暗い星よりもさらに1000倍ほど暗い。これを観測するのは、口径8インチ以上の大型の庭先用望遠鏡と暗い夜空を必要とする、本物の難関である。それでも冥王星は円盤としては見えず、かすかな星のような点にしか見えない。見つけたことを確認する唯一の方法は、同じ星野を何晩かにわたってスケッチまたは撮影し、その一点が背景に対して這うように動くのを見守ることだ。ほとんどの観測者にとって、より手軽な方法はテンポシア独自の3Dモデルであり、スプートニク平原を巡り、冥王星とカロンのペアを間近で周回することができる。