ティタニア

チタニアは天王星最大の衛星であり、太陽系全体でも8番目に大きな天体である。岩石と水の氷がほぼ同量からなる、直径約1,578kmの世界で、横倒しになった氷巨星の周りを8.7日周期で公転している。地球からの距離の約19倍も遠くにある太陽に照らされる、寒く薄暗い場所であるが、その割れ、断層に富む表面には、内部が凍結し膨張して自らの地殻を引き裂いた、激しい地質学的過去が刻まれている。

ギリシャの神ではなく、シェイクスピアの『真夏の夜の夢』に登場する妖精の女王にちなんで名付けられたチタニアは、古典的な命名の伝統を完全に打ち破る天王星の衛星群に属している。これまで間近で観測されたのはたった一度、束の間のフライバイのみであり、その際でさえ表面の半分しか太陽光に照らされている状態を捉えることができなかった。

天王星の発見者による発見

ウィリアム・ハーシェルは1787年1月11日、天王星第2の大型衛星オベロンとともに、同じ夜にチタニアを発見した。1781年の天王星発見からわずか6年後のことである。その後数十年間、この2つはこの惑星の唯一知られた衛星であり続け、チタニアが天王星の衛星の中で最大であると確認されたのはずっと後になってからのことであった。

この衛星の名前は天王星特有の伝統に由来する。太陽系の多くの天体がギリシャ・ローマ神話から名前を取っているのに対し、天王星の衛星はシェイクスピアの戯曲やアレクサンダー・ポープの詩に登場する人物にちなんで名付けられている。チタニア、オベロン、ミランダ、アリエル、ウンブリエルはすべてこの文学的な命名法に従っており、チタニア自身の地形もこれを引き継いでいる。その峡谷やクレーターには、シェイクスピア劇から取られたウルスラ、ガートルード、ベルモント、メッシーナといった名前が付けられている。

岩石、氷、そして隠れた海の可能性

チタニアの半径は788.4km、質量は約3.5×10²¹kgであり、密度は1.68g/cm³近くとなる。この値は、この天体がほぼ同量の岩石と水の氷からできていることを示している。惑星科学者はその内部を分化したものとしてモデル化している。すなわち、密な岩石の核が氷のマントルに包まれた構造であり、両者は衛星の熱によってより重い物質が内側に沈んでいく過程で分離したと考えられている。

もしこの内部がかつて、岩石中の放射性崩壊、おそらくは不凍剤として働くアンモニアにも助けられて、何か興味深いことを起こすのに十分な内部熱を保持していたなら、核とマントルの境界に液体の水の層が持続していた可能性がある。そのような地下海が現在も残っているかどうかは不明である。チタニアは小さく古い天体であり、これまで詳細に調べられたことがないため断言はできない。

引き裂かれた地殻:メッシーナ峡谷群

チタニアを特徴づける地形は、衛星の南半球を約1,490kmにわたって横切る巨大な峡谷系、メッシーナ峡谷群である。これは可視面全体の長さに匹敵する。これらは地球上で水によって刻まれたような侵食性の峡谷ではなく、地溝、すなわち表面が引き裂かれる際に平行な断層の間に沈み込んだ地殻のブロックである。

この引張性の割れは、衛星自身の凍結を記録していると考えられている。チタニアの内部の水の氷が固化するにつれて膨張し、外殻を引き伸ばして、長く切り立った壁を持つ谷に沿って割れさせたのである。ボイジャー2号は、これらの谷の太陽に面した壁にへばりつく明るい堆積物(おそらく霜)を撮影しており、峡谷群がクレーターを横切って形成されていることから、この断層運動が衛星の歴史の中で比較的後になって起きたことがわかる。これは、形成後もずっと後まで地質学的活動が続いていたことを示唆している。

クレーターと断崖

その峡谷に加えて、チタニアは何十億年分もの衝突の傷跡を刻んでいる。最大のクレーター、ガートルードは直径約326kmに及び、直径約135kmのウルスラは、地溝ベルモント峡谷によって分断された滑らかな平原の一角に位置している。これは、クレーター形成が先に起き、テクトニックな断層運動がその後に続いたことを明確に示している。長い崖(ルーペス)、例えば長さ402kmのルシヨン崖は、地殻がずれた別の境界線を示している。全体として、チタニアは隣接するオベロンほど密にはクレーターに覆われておらず、最も激しい天体衝突の時代の後に、表面の一部が作り直されたか、再構築されたことを示唆している。

二酸化炭素の痕跡

チタニアの表面は水の氷とより暗い岩石質の物質が混ざり合ったもので、気温はおよそ60〜89K(約−213〜−184℃)の間を推移している。2000年代初頭の地球からの赤外線観測では、凍結した二酸化炭素も検出されており、これは衛星の後行半球、つまり軌道上で後方を向く側に集中していた。

このCO₂の氷は太陽光の下でわずかに昇華し、チタニアに極めて薄い季節的大気をもたらしている可能性がある。恒星掩蔽による測定では、地表気圧について上限値しか得られておらず、その値はおよそ1〜2ミリパスカル、つまり10〜20ナノバールであり、地球の大気の何千万分の一という薄さである。それはほとんど大気とは呼べない代物だが、天王星の衛星の中では、このかすかな気体でさえ異例のことである。

一度きり、そして半分だけ見られた世界

チタニアについて撮影されたものはすべて、たった一機の探査機によるものである。NASAのボイジャー2号は1986年1月に天王星系を通過し、チタニアには約365,200kmまで最接近した。天王星がほぼ完全に横倒しになっていたため、太陽はほぼ真上から衛星たちの南半球を照らしており、ボイジャー2号はチタニアの表面の約40%しか撮影できなかった。北半球は数十年に及ぶ極夜の闇に沈んでいたのである。

それ以来どのミッションも戻ってきていない。チタニアは今も半分しか地図化されていない世界であり、私たちが最も知りたいこと、すなわち反対側の半球、内部の真の状態、そして液体の水が今も残っているかどうかは、天王星の周回探査機という将来のミッションを待つほかない。このミッションは外惑星探査の最優先課題の一つに繰り返し位置づけられてきたが、まだ実現していない。