金星から水はどうやって逃げたのか？新たな研究で謎が解明されるかもしれない

約 45 億年前、地球と金星は混沌とした恒星系の真ん中に誕生しました。隣接する世界は同じ大きさで似たような構造をしており、両方の惑星はおそらく同じような量の水から始まったと考えられています。しかし、現在、金星は猛烈な熱と圧倒的な圧力に晒される地獄のような世界であり、水のほとんどは失われています。

科学者たちは、金星がどのようにして砂漠のような惑星になったのか確信が持てないが、新たな研究によると、原因は宇宙に逃げ出し、金星から最後の水を奪った特定の種類の分子である可能性が示唆されている。

コロラド大学ボルダー校の惑星科学者グループは、コンピューターモデルを使用して金星の大気中で起こる化学反応を調査し、HCO+と呼ばれる分子（水素、炭素、酸素の各原子1つからなるイオン）が金星の乾燥した状態の原因である可能性が高いことを発見した。この研究結果は今週、ネイチャー誌に掲載された。

「金星の表面はピザ窯と同じくらい熱い」と、大気宇宙物理学研究所（LASP）の研究科学者で、この論文の共同筆頭著者であるエリン・カンジ氏はギズモードに語った。「金星と火星は、惑星の居住可能性の範囲で両極端の可能性がある。地球は居住可能で、金星は暑すぎ、火星は寒すぎることはわかっているが、両惑星とも水を失ったのだ」

金星の歴史の初期に、この惑星は大気の流出によって大量の水を失った可能性がある。太陽は常に太陽風（荷電粒子の流れ）を太陽系全体と惑星の周囲に吹き出している。幸運なことに地球は磁場によって太陽風から守られているが、金星は太陽風に激しくぶつかっている。その結果、科学者たちは、金星が誕生してから45億年の間に太陽風が上層大気に衝突し、水分子が流出したために水の一部を失ったと考えている。

このプロセスで大量の水を取り除くことはできるが、金星が今日までに失った水の量は計算に入れていない。「水筒の水を捨てれば、ほとんどの水はなくなるが、まだ少しは残っている」とカンジ氏は言う。「現在、金星の水量は非常に少ないので、完全に一致しない」

金星が残りの水を失い、今日まで貴重な液体の最後の一滴を失い続けている過程は、長年科学者を困惑させてきた。新しい研究は、解離再結合と呼ばれるメカニズムによって金星が水を失っていることを示唆している。解離再結合とは、HCO+ の陽イオンが水と混ざり合って正に帯電した分子を形成することである。反対のものは引き合うので、分子は負に帯電した電子を引き寄せ、結合する。

しかし、いったん結合すると、結果として生じた分子はエネルギーが大きすぎて結合したままでいられなくなり、バラバラになってしまいます。結合とバラバラのプロセスで得たエネルギーが大きすぎるため、水素は惑星の大気圏から逃げてしまいます。「これは単なる基本的な化学反応なので、初期の金星で起こっていた可能性があり、今日まで続いており、最後の水が取り除かれています」とカンジ氏は言います。

この研究は金星の大気中の HCO+ を直接検出したわけではないことに注意することが重要です。近隣の惑星への以前のミッションには、大気中の分子を探索するために設計された機器がありませんでした。しかし、以前のミッションのデータには、反応して HCO+ を形成するいくつかの分子の証拠が示されていました。

VERITASやDAVINCIのような今後の金星探査ミッションにも適切な機器は搭載されないため、新たな研究に携わる科学者らは、金星の上層大気の分子を測定する新たな金星探査ミッションを提案している。

「科学の世界では、すべてのモデルはある程度間違っているが、いくつかは役に立つとよく言われます」とカンギ氏は言う。「しかし、このようなミッションは、金星からの水の流出の全体像を解明するのに役立つ、今後の金星ミッション群を本当に補完するものになるでしょう。」

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