最終更新日: 2020 年 6 月 6 日

金星、ベールに包まれた惑星: 太陽系の謎

マゼランのレーダーデータから再現された金星の表面の眺め — *マゼラン探査機からのレーダーデータから再現された金星の表面の眺め。画像出典: E. De Jong et al. (JPL)、MIPL、マゼランチーム、NASA。*

金星: 地球の地獄の双子

金星は地球の双子の姉妹とも呼ばれ、大きさも質量も同等です。しかし、その環境は根本的に異なります。その表面の平均温度は470℃に達し、鉛が溶けるのに十分です。その大気は 96.5% が二酸化炭素で構成されており、海面での地球の圧力の 92 倍の圧力を及ぼします。硫酸を豊富に含む恒久的な雲は光放射を遮断し、驚異的な効率の温室として機能します。

このコントラストは、惑星学において大きな疑問を引き起こします。なぜ、見た目がとても似ている 2 つの惑星が、このように反対の気候に向かって進化したのでしょうか?金星の温室効果は単なる気候の影響ではなく、数十億年前に始まった正のフィードバックプロセスであり、不可逆的な熱不安定性をもたらしました。気候シミュレーションによると、太陽放射の強さによって蒸発が起こり、温室効果の暴走が引き起こされる前に、液体の水が金星の表面に一時的に存在していた可能性があることが示されています。

金星の厚い覆いの下: その大気は何を隠しているのでしょうか?

マゼラン探査機が見た金星の表面 — マゼラン探査機は、金星の表面がかなり現実的なオレンジ色であることを明らかにしました。レーダー高度計は、金星の雲が透明な波長で機能します。これにより、コンピューター生成画像で惑星のレリーフを再構築することが可能になりました。画像出典: E. De Jong et al. (JPL)、MIPL、マゼランチーム、NASA。

金星の雲の裏に隠された謎

金星の大気は主に二酸化炭素と硫酸の雲で構成されており、太陽系の中で最も密度が高く、住みにくいものの一つです。この厚い毛布は極度の温室効果を生み出し、金星を私たちの星系で最も熱い惑星にし、表面温度は 450°C を超えます。このような地獄のような状況にもかかわらず、科学者たちはこの不透明な大気の秘密を解明しようと努めており、それによって地球を含む惑星の気候進化に関する手がかりが明らかになる可能性がある。

マゼランの画像では見えないこの侵入できない雲の層の下で、金星はその秘密を嫉妬深く守っています。最近、検出されたのは、ホスフィンその大気中では、未知の生物学的または地球化学的活動の可能性についての議論が再燃しています。ホスフィンは化学式PHの化合物です₃。これは無色で可燃性の非常に有毒なガスで、しばしばニンニクや腐った魚の臭いと比較される不快な臭いを持っています。

金星の大気力学は私たちの理解に疑問を投げかける

自転が非常に遅く（金星の 1 日は地球の 243 日である）、逆行しているにもかかわらず、高高度の風は時速 360 km に達します。この大気のスーパーローテーション現象は、依然として活発な研究対象となっています。下層大気と上部中間圏の間のエネルギー伝達のメカニズム、および太陽による熱潮汐の影響が中心的な役割を果たす可能性があります。

さらに、地球規模の磁場の欠如は太陽風による大気の浸食を促進しますが、逆説的ではありますが、金星は濃い大気を保持しています。これは、おそらく火山起源の継続的な内部寄与を示唆しています。実際、レーダーによって特定されたいくつかの表面構造は、最近のカルデラや玄武岩流に似ています。現在の火山活動に関する疑問は、Venus Express 探査機によって得られた赤外線放射率データによって再び明らかになりました。

金星: 酸性雲の中に細菌が存在する可能性?

現在、金星の表面は、450℃を超える温度、圧倒的な圧力、有毒な大気という極限状態のため、無菌となっています。しかし、金星の大気、特に高度 48 ～ 60 km に位置する雲層における微生物の存在に関する仮説は真剣に検討されてきました。これらの高度では、温度は 30 °C から 80 °C の間で変化し、圧力は約 1 気圧であり、比較的地球に近い状態です。

金星の「ハビタブルゾーン」

このいわゆる「ハビタブル」大気圏への関心は、2020 年に物議を醸したホスフィン (PH₃)、地球上の嫌気性生物学的プロセスに関連する分子。この検出には依然として疑問が残るが、生命体はそのような酸性で水分の少ない環境で生存できるのかという根本的な議論が始まった。

金星の雲は主に次のもので構成されています。濃硫酸の液滴\((\sim 75 \text{ to } 98\%)\) を少量の水と混ぜます。このような環境は、脂質膜などの炭素ベースの細胞構造に対して非常に腐食性です。しかし、特定の極限環境微生物、特に好酸性物質そして好塩菌、非常に酸性の環境（pH < 1）または栄養が乏しい環境でも生存する驚くべき能力を示しており、これが憶測を呼んでいます。

金星の雲の中の生命に関する代替生化学モデルの探索

非脂質膜（硫黄ポリマーなどに基づく）を使用した細胞や、二酸化硫黄 \((\mathrm{SO_2})\)、硫酸、大気中の炭素を利用した代謝サイクルに関する代替生化学モデルが提案されています。これらの仮説では、細胞は雲の層に浮遊し、対流と速い帯状風によって動的平衡状態が維持されると考えられます。

しかし、いくつかの大きな課題が残っています。それは、低い水分含量（0.01%未満）、上層大気中の紫外線の強さ、利用可能な栄養素の欠如、そして何よりも、生命が発生する可能性がある液滴の安定性の一時的な性質です。さらに、雲の化学進化のモデル化により、雲が全体的に酸化的であり、複雑な有機化合物を破壊することが示されています。

金星への将来のミッション: 雲の中のバイオシグネチャーと生命の探索

インド宇宙庁 (ISRO)、NASA、および ESA は、これらの点を明らかにする可能性のある将来の金星へのミッション (Shukrayaan-1、VERITAS、EnVision) を計画しています。これらのミッションの中には、分子のバイオシグネチャーや複雑な生物学的粒子を検出できる分光計が搭載されるものもあります。金星の空中生物圏の発見は、地球とは根本的に異なる環境で生命体が出現し存続する可能性があることを実証し、宇宙の生命体に対する私たちの理解に革命をもたらすでしょう。