東大ら,タイタン大気の放射線の影響を解析

東京大学の研究グループは,アルマ望遠鏡を用いて,地球以上に複雑で分厚い大気を持つ土星の衛星「タイタン」の大気を観測し,微量な分子ガスが放つ電波の検出と解析に成功した(ニュースリリース)。

アルマ望遠鏡を用いた「タイタン」の大気の観測により,微量の分子ガスが放つ電波が検出された。詳しい解析の結果,太陽系の外から降り注ぐ放射線の一種である「銀河宇宙線」がタイタンの大気の成分に影響を与えていることが,世界で初めて明らかになった。最先端の地上望遠鏡による観測と解析技術とを組み合わせることで,天体を直接訪れる探査機にも比肩する科学成果を挙げられることを示した成果となる。

「タイタン」には,地球と同様に窒素を主成分とする大気があり,その大気は地表で1.5気圧という分厚いもの。タイタンの大気中には,地球大気には見られないような複雑な分子ガスが存在していることが分かっていて,これをもとに生命の構成要素であるアミノ酸が生成される可能性すら指摘されている。そのため,タイタンの大気における化学過程の解明は,現代の惑星科学の重要なトピックとなっている。

研究グループは,タイタン大気の高度300kmほどの成層圏にごくわずかに(大気全体の1億分の1ほど)存在する複雑な分子「アセトニトリル(CH3CN)」と,さらにその100分の1ほどしか存在しない「窒素同位体(CH3C15N)」が放つ微弱な電波を,アルマ望遠鏡を用いて同時に検出することに成功した。

検出した電波の特徴を詳しく解析することで,アセトニトリルの窒素同位体の存在量が明らかになる。さらに近年の大気化学シミュレーション研究と比較することで,銀河宇宙線は太陽系の外側ほど強力であり,紫外線よりも低高度まで侵入できる銀河宇宙線が成層圏下部部で窒素分子を破壊して窒素原子を生成し,アセトニトリルの生成につながるということを観測的に初めて示した。

アセトニトリルのような成層圏の下部で生成される分子はこの他にも存在する可能性があり,今後の大気化学シミュレーション研究や,それをもとにした,アルマ望遠鏡などを用いたさらなる観測研究につながることが期待されるという。

さらに,今回のように同位体比を用いて大気の化学過程を考察することは,生成過程が分からない窒素化合物を持つ他の惑星(特に木星,海王星)の大気化学の理解につながる一歩になるとしている。

その他関連ニュース

  • 産総研ら,リュウグウの観測/測定のデータ差を解明 2023年09月28日
  • 京大ら,重力レンズで遠方初期銀河の急成長を発見 2023年09月28日
  • 筑波大ら,最遠方の原始銀河団を捉えることに成功 2023年09月20日
  • 北大,ニュートリノと光の相互作用の解明に成功 2023年09月15日
  • 北大,極低温の氷表面で動き回る炭素原子を観測 2023年09月15日
  • 千葉大ら,銀河団の質量と数の関係の測定に成功 2023年09月14日
  • 東大ら,ダークマターの典型的な重さを初めて測定 2023年09月12日
  • 近畿大ら,重力レンズでダークマターのゆらぎ検出 2023年09月11日