地球からわずか41光年離れた惑星には大気があり、マグマの海に覆われている

科学者たちは、大気が存在する可能性のある岩石質の太陽系外惑星を発見した。科学者たちは、その大気は遠い世界のマグマの海から湧き出ているのではないかと考えている。

この惑星は55 Cancri eと呼ばれ、地球から約41光年離れたところにあり、研究チームの観測によると、表面上には大気圏を形成している可能性のあるガス層がある。55 Cancri eはスーパーアースで、地球のおよそ8.8倍の大きさの岩石天体であり、平衡温度は約2,000ケルビン（華氏3,140度）である。研究チームの研究結果は本日、ネイチャー誌に掲載された。

「かに座55番星eは最も謎に包まれた太陽系外惑星の一つです」と、ベルン大学の天体物理学者でこの研究の共著者であるブリス＝オリビエ・デモリー氏は大学の発表で述べた。「過去10年間に12の地上および宇宙施設で膨大な観測時間が得られたにもかかわらず、その本質は未だに解明されていませんでした。今日、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）のおかげで、ようやくパズルのピースが組み合わさりました。」

ウェッブは地球から約100万マイル離れた地点から2年近く 科学観測を続けており、銀河の形成、太古の光源、遠く離れた太陽系外惑星、さらには太陽系の他の世界について多くの知見をもたらしている。研究チームは、ウェッブの近赤外線カメラ（NIRCam）と中赤外線装置（MIRI）という2つの主要撮像装置を使用して太陽系外惑星を研究した。「測定結果から、この惑星が蒸発した岩石でできた希薄な大気に覆われた溶岩世界であるというシナリオは排除され、真に揮発性の高い大気がおそらく[二酸化炭素]または[一酸化炭素]を豊富に含んでいることが示唆されている」と研究者らは論文に記している。

この惑星は潮汐固定されており、つまり惑星の片面が常に主星に面している（月の表側が常に地球に面しているのと同じ）。しかし、かに座55番星の昼側の温度を測定したところ、研究チームの予想よりも低いことが判明した。これは、大気が惑星の周囲に熱を分散させている証拠である。

「太陽系外惑星の大気の観測は数多く行われてきましたが、そのすべてが巨大な水素主体の大気を持っています」と、NASAジェット推進研究所の惑星科学者でこの研究の主執筆者であるRenyu Hu氏は、ギズモードへの電子メールで述べた。「今回、私たちはついに岩石質の太陽系外惑星を取り囲む大気の観測に成功したのです。」

55 Cancri e は私たちが知っている生命が住める環境ではないが、ウェッブ望遠鏡が直接画像を撮影することなく遠方の惑星の特徴を明らかにする方法を示す有益なケーススタディである。巨大なガス惑星とは対照的に、岩石質の太陽系外惑星を直接撮影するのは非常に困難である。それらは恒星のように明るくなく、質量もはるかに小さい。その代わり、科学者は太陽系外惑星が周回する恒星を使ってその構成の特徴を識別する。最近の研究チームは、55 Cancri e が恒星の周りを周回する際に惑星から発せられる光の量を注意深く測定することで、その惑星の大気の可能性を特定した。次世代の Habitable Worlds Observatory が 打ち上げられれば、遠方の太陽系外惑星の特徴を識別することがはるかに容易になり、科学者が地球外生命体を発見する能力を高める可能性がある。

天文学者はこれまでに5,000 個以上の太陽系外惑星を記録してきました。研究者が宇宙生物学の観点から良いものから悪いものを選別するには、これらの惑星を詳しく調べる必要があります。敵対的な惑星を調べるだけでも、惑星がどのように進化するか、宇宙にどのような惑星の多様性が存在するかが明らかになります。

2023年3月、別の研究チームが、岩石惑星TRAPPIST-1bには大気がない ことを発見した。これは、主星に近いため、惑星に大気が形成されてもそれが無力化されるためと考えられる。TRAPPIST-1系は、そのいくつかの世界が、私たちが知る生命が生存するには暑すぎず寒すぎない、いわゆる「居住可能領域」に位置しているため、宇宙生物学者にとって魅力的な惑星である。

大気は生命を支えるために非常に重要なので、TRAPPIST-1 系への関心が薄れるにつれて、55 Cancri e は宇宙生物学研究の魅力的な候補として浮上しています。

詳細:ウェッブ宇宙望遠鏡のベスト画像、1年後