最新記事

宇宙

海王星の「ダイヤモンドの雨」を新たな手法で解析

2020年6月30日(火)16時51分
松岡由希子

ボイジャー2号が撮影した海王星 Credit: NASA / JPL / Voyager-ISS / Justin Cowart

<海王星や天王星では、超高熱・超高圧によって炭素が圧縮し「ダイヤモンドの雨」のように核に向かって奥深く沈んでいくと考えられてきたが、ドイツの研究チームはさらに研究をすすめた......>

太陽系において、海王星と天王星は、いまだ多くの謎に包まれている。これらの惑星は、水やメタン、アンモニアなど、氷のような物質の高温かつ高密度な流体が核を覆っていることから、「天王星型惑星(巨大氷惑星)」に区分される。

太陽系には、海王星や天王星のような天王星型惑星に対して、木星や土星のようにガス成分が多く、比較的密度が低い「木星型惑星」があるが、銀河系では天王星型惑星のほうが多く、アメリカ航空宇宙局(NASA)によると、その数は木星型惑星の10倍だという。それゆえ、太陽系の天王星型惑星を解明することは、銀河系の惑星の研究においても不可欠だ。

海王星や天王星では、地下数千キロの超高熱・超高圧によって炭化水素化合物が分解され、炭素が圧縮してダイヤモンドになり、「ダイヤモンドの雨」のように核に向かって奥深く沈んでいくと考えられてきた。

超高温かつ超高圧の天王星型惑星の内部を再現

独ドレスデン-ロッセンドルフ研究所(HZDR)、米SLAC国立加速器研究所らの研究チームは、2017年8月に発表した研究論文で、SLAC国立加速器研究所のLCLS(線形加速器コヒーレント光源)のX線レーザーを用いて超高温かつ超高圧の天王星型惑星の内部を再現し、ダイヤモンドの雨が降る現象を初めて実証した。

この実証実験では、X線回折を用いてダイヤモンドの構造を示そうと試みたが、明らかにできたのは結晶構造を持つ物質のみであった。そこで、 研究チームはさらに研究をすすめ、2020年5月26日に「ネイチャー・コミュニケーションズ」で発表した研究論文で、X線のトムソン散乱(自由電子による散乱)により、これまで明らかにできなかった物質をも解明できることを示した。

この新たな実証実験では、深さ約1万キロの海王星の内部を再現するべく、メタンの代わりにポリエチレン(C8H8)を用い、高エネルギーなレーザーのパルスでポリエチレンの中で衝撃波を生成させ、150ギガパスカルの圧力と摂氏5000度の熱でポリエチレンを超高圧高温の物質(WDM)に変換させた。

研究チームは、X線がポリエチレンの電子からどのように散乱するかを測定することで、炭素からダイヤモンドへの変換を観測できたのみならず、その他のものが水素に分かれていくことも確認した。高圧によって炭化水素が炭素と水素に分かれ、放出された炭素原子がダイヤモンド構造に圧縮されたという。

惑星の進化史を研究する新たな手法

海王星や天王星では、これらのダイヤモンドは周囲の物質よりも重く、ダイヤモンドの雨となって核に向かって沈み込んでいく。この過程で周りの物質との摩擦が生じ、熱が生成されていると考えられる。

研究論文の責任著者でドレスデン-ロッセンドルフ研究所のドミニク・クラウス博士は「この手法は、再現しづらいプロセスの測定に役立つ」と評価し、「たとえば、木星や土星といった木星型惑星の内部にある水素やヘリウムが、極限環境でどのように混合したり、分かれたりするのかを知ることができるだろう。惑星や惑星系の進化史を研究する新たな手法だ」と述べている。

関連ワード

ニュース速報

ワールド

ロシア、コロナワクチン情報狙いサイバー攻撃か 英米

ワールド

米、カナダ・メキシコとの不要不急の渡航制限延長 8

ワールド

J&J、コロナワクチンの後期治験開始は9月の可能性

ビジネス

ポルトガル中銀総裁にセンテノ前財務相、20日就任

MAGAZINE

特集:台湾の力量

2020-7・21号(7/14発売)

コロナ対策で世界に存在感を示し、中国相手に孤軍奮闘する原動力を探る

人気ランキング

  • 1

    東京都、新型コロナ新規感染286人で過去最多を更新 「GoToトラベル」は東京除外で実施へ

  • 2

    韓国は「脱日本」の成功を強調 日本の輸出規制から1年、その実態は?

  • 3

    中国のスーパースプレッダー、エレベーターに一度乗っただけで71人が2次感染

  • 4

    中国に不可欠な香港ドル固定相場制度、米国と対立で…

  • 5

    香港「一国二制度」の約束をさっさと反故にした、中…

  • 6

    大学「替え玉入学」で人生を盗まれた中国下層階級の…

  • 7

    香港国家安全法という中国の暴挙を罰するアメリカの…

  • 8

    「BCGは新型コロナによる死亡率の軽減に寄与している…

  • 9

    東京都、15日の新型コロナ感染165人 警戒レベル最高…

  • 10

    新型コロナの起源は7年前の中国雲南省の銅山か、武漢…

  • 1

    中国・長江流域、豪雨で氾濫警報 三峡ダムは警戒水位3.5m超える

  • 2

    東京都、新型コロナウイルス新規感染206人 4日連続200人台、検査数に加え陽性率も高まる

  • 3

    24歳年上の富豪と結婚してメラニアが得たものと失ったもの

  • 4

    中国のスーパースプレッダー、エレベーターに一度乗…

  • 5

    生き残る自動車メーカーは4社だけ? 「ゴーン追放後…

  • 6

    中国・三峡ダムに「ブラックスワン」が迫る──決壊は…

  • 7

    世界へ広がる中国の鉱物資源買収 オーストラリア・カ…

  • 8

    新型コロナの起源は7年前の中国雲南省の銅山か、武漢…

  • 9

    香港国家安全法という中国の暴挙を罰するアメリカの…

  • 10

    韓国は「脱日本」の成功を強調 日本の輸出規制から1…

  • 1

    中国・三峡ダムに「ブラックスワン」が迫る──決壊はあり得るのか

  • 2

    「金正恩敗訴」で韓国の損害賠償攻勢が始まる?

  • 3

    国家安全法成立で香港民主化団体を脱退した「女神」周庭の別れの言葉

  • 4

    中国・長江流域、豪雨で氾濫警報 三峡ダムは警戒水位3…

  • 5

    科学者数百人「新型コロナは空気感染も」 WHOに対策求…

  • 6

    世界最大の中国「三峡ダム」に決壊の脅威? 集中豪…

  • 7

    中国・超大国への道、最大の障壁は「日本」──そこで…

  • 8

    孤立した湖や池に魚はどうやって移動する? ようや…

  • 9

    東京都、新型コロナウイルス新規感染107人を確認 小…

  • 10

    東京都、新型コロナウイルス新規感染206人 4日連続2…

PICTURE POWER

レンズがとらえた地球のひと・すがた・みらい

英会話特集 グローバル人材を目指す Newsweek 日本版を読みながらグローバルトレンドを学ぶ
日本再発見 シーズン2
CCCメディアハウス求人情報
定期購読
期間限定、アップルNewsstandで30日間の無料トライアル実施中!
Wonderful Story
メールマガジン登録
CHALLENGING INNOVATOR
売り切れのないDigital版はこちら

MOOK

ニューズウィーク日本版別冊

絶賛発売中!

STORIES ARCHIVE

  • 2020年7月
  • 2020年6月
  • 2020年5月
  • 2020年4月
  • 2020年3月
  • 2020年2月