軌道と自転 イオ、エウロパ、ガニメデのラプラス共鳴 のアニメーション（合体は色の変化で強調表示）エウロパは木星の周りを約3.55日で公転し、軌道半径は約670,900 kmです。軌道離心率 はわずか0.009で、軌道自体はほぼ円形であり、木星の赤道面 に対する軌道傾斜角 は0.470°と小さいです。[ 42 ] ガリレオ衛星の 仲間と同様に、エウロパは木星に潮汐固定されており、エウロパの片方の半球が常に木星の方を向いています。このため、エウロパの表面には 木星直下の点 があり、そこから見ると木星が真上にぶら下がっているように見えます。エウロパの本初子午線 はこの点を通る線です。[ 43 ] 非同期回転 が提案されています。エウロパは公転よりも速く自転している、または少なくとも過去にはそうでした。これは、内部の質量分布に非対称性があり、地下の液体の層が氷の地殻と岩石の内部を隔てていることを示唆している。[ 12 ]
エウロパの軌道のわずかな偏心は、他のガリレオ天体からの重力擾乱によって維持され、エウロパの木星直下点が平均位置の周りを振動する原因となっている。エウロパが木星にわずかに近づくと、木星の重力による引力が強まり、エウロパは木星に向かって伸びたり、木星から遠ざかったりする。エウロパが木星からわずかに遠ざかると、木星の重力が弱まり、エウロパはより球形に近い形状に戻り、海に潮汐が生じる。エウロパの軌道の偏心は、イオとの平均運動共鳴 によって常に維持されている。[ 44 ] 潮汐による屈曲は エウロパの内部を練り、熱源を与え、地下の地質学的プロセスを促進しながら、おそらく海が液体の状態を保つことを可能にしている。[ 19 ] [ 44 ] [ 44 ] [ 45 ]
エウロパの表面を覆う独特な亀裂の分析から、エウロパがかつて傾いた軸を中心に回転していた可能性が高いという証拠が得られました。これが正しければ、エウロパの多くの特徴を説明できます。エウロパの無数の交差する亀裂のネットワークは、その全球海洋における大規模な潮汐によって引き起こされた応力の記録となっています。エウロパの傾きは、その氷殻にどれだけの歴史が記録されているか、海洋の潮汐によってどれだけの熱が発生するか、さらには海洋が液体の状態であった期間の長さの計算に影響を与える可能性があります。氷層はこれらの変化に対応するために伸びなければなりません。応力が大きすぎると、亀裂が生じます。エウロパの軸の傾きは、亀裂がこれまで考えられていたよりもはるかに新しいものである可能性を示唆しています。その理由は、自転軸の方向が1日に数度も変化する可能性があり、数ヶ月かけて歳差運動の周期を1回完了するからです。傾きは、エウロパの海洋の年齢の推定にも影響を与える可能性があります。潮汐力はエウロパの海を液体の状態に保つ熱を発生させると考えられており、自転軸の傾きは潮汐力によってより多くの熱を発生させることになる。このような追加の熱によって、海はより長い時間液体の状態を保つことができたと考えられる。しかし、この仮説上の自転軸の傾きがいつ起こったのかはまだ解明されていない。[ 46 ]
バルク特性 エウロパ（左下 ）と月（左上 ）、地球（右 ）の大きさ比較 エウロパは地球の月 よりわずかに小さい。直径は3,100キロメートル（1,900マイル）強で、太陽系 で 6 番目に大きい衛星であり、 15番目 に大きい天体 である。ガリレオ衛星の中で最も質量が小さい。その体積密度から、主にケイ酸塩 岩石 で構成されており、地球型惑星 と組成が似ていると考えられる。[ 47 ]
内部構造 エウロパの内部構造のモデル。岩石質の地殻と金属質の核の上に、薄い氷の地殻と地下の海が存在する。 エウロパには厚さ約100 km (62 mi)の 水 の外層があると推定されており、その一部は地殻として凍結しており、一部は氷の下の液体の海となっています。ガリレオ 探査機による最近の磁場 データによると、エウロパは木星の磁場との相互作用によって誘導磁場を持っていることが示されており、これは地下に導電性の層が存在することを示唆しています。[ 48 ] 真の極移動 を参照）、氷がマントルにしっかりと付着している場合はこのようなことは起こりそうにありません。[ 49 ] 金属 鉄の 核があると考えられています。[ 50 ] [ 51 ]
海底 科学的コンセンサスは、エウロパの表面の下に液体の水の層が存在し、潮汐による熱によって地下の海が 液体の状態を保っているというものである。[ 19 ] [ 52 ] 110 K （-160 °C 、-260 °F ） 、極付近ではわずか 50 K（-220 °C、-370 °F） であり、エウロパの氷の地殻は花崗岩のように硬い。[ 15 ] ガリレオ画像チームのメンバーは、 ボイジャー とガリレオの 画像の分析から地下の海の存在を主張している。[ 52 ] [ 53 ] 10 ～ 30 km (6 ～ 20 マイル) と推定され、[ 54 ] [ 55 ] 100 km (60 マイル) の深さである可能性があります。[ 56 ] 18 m 3 となり、地球の海の体積の 2 倍から 3 倍になります。[ 57 ] [ 58 ]
薄氷モデルでは、エウロパの氷殻の厚さはわずか数キロメートルしかないとされています。しかし、ほとんどの惑星科学者は、このモデルは木星の潮汐の影響を受けるときに弾性的に振る舞うエウロパの地殻の最上層のみを考慮していると結論付けています。[ 59 ] 200メートル（660 フィート） ほど薄い可能性があるとされています。エウロパの氷殻が本当に数キロメートルの厚さしかない場合、この「薄氷」モデルは、開いた尾根を通して液体の内部と表面が定期的に接触し、混沌とした地形の領域が形成される可能性があることを意味します。[ 59 ] [ 60 ] [ 61 ] [ 62 ]
羽毛 エウロパ上の水柱と思われるものの合成写真[ 78 ] ハッブル宇宙望遠鏡は 2012年にエウロパの画像を撮影し、南極付近から噴出する水蒸気の噴煙であると解釈した。[ 79 ] [ 78 ] 200 km (120 mi) で、エベレスト山の20倍以上であることを示唆している。[ 22 ] [ 80 ] [ 81 ] [ 82 ] [ 83 ] [ 84 ] [ 85 ] 、潮汐力 モデリングの予測と一致して、エウロパが木星から最も遠い位置にあるときに現れる可能性が高いと示唆されている。[ 86 ] [ 87 ] [ 88 ]
2018 年 5 月、天文学者たちは、1995 年と 2003 年の間に木星を周回したガリレオ 探査機から得られたデータの最新の重要な分析に基づいて、エウロパの水の噴出活動の裏付けとなる証拠を提示した。ガリレオは 1997 年にエウロパの表面から206 km (128 マイル) 以内まで接近し、研究者たちはそれが水の噴出の中を通過した可能性があると示唆している。 [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] 生命を探す 研究者にとって役立つ可能性がある。 [ 23 ]
潮汐力は、月が地球 に及ぼす影響の約 1,000 倍強い。太陽系で水蒸気の噴煙を示す他の衛星はエンケラドゥスのみ である。[ 22 ] kg/sと推定されているが[ 86 ]、 エンケラドゥスの噴煙は約 200 kg/s である。 [ 89 ] [ 90 ] 確認されれば、噴煙の中をフライバイしてサンプルを採取し、その場で 分析できる可能性が開かれる。これにより、着陸機を使って何キロメートルもの氷を掘削する必要がなくなる。[ 87 ] [ 91 ] [ 92 ]
2020年11月、査読付き科学誌「Geophysical Research Letters」 [ 93 ] [ 94 ] [ 95 ]
2026年の論文では、エウロパに局所的な水蒸気の証拠は見つからず、以前の観測は望遠鏡画像上のエウロパの円盤の位置が不正確だったためであると示唆された。[ 96 ]
熱源 エウロパは潮汐加熱 によって熱エネルギーを受け取っており、これは潮汐加速 によって引き起こされる潮汐摩擦と潮汐屈曲プロセスによって発生します。軌道エネルギーと回転エネルギーは、衛星の核 、内部海洋、氷の地殻で熱として散逸されます。 [ 97 ]
潮汐摩擦 エウロパの氷殻のプロセスと潮汐加熱 海洋潮汐は、海洋における摩擦損失と、固体の海底および上部の氷の地殻との相互作用によって熱に変換されます。2008年後半、木星は、その小さいながらもゼロではない自転軸傾斜角のために、エウロパ上に大きな惑星潮汐波を発生させ、エウロパの海洋を温暖に保っている可能性があると示唆されました。これにより、いわゆるロスビー波が 発生し、1日にわずか数キロメートルという非常にゆっくりとした速度で伝播しますが、かなりの運動エネルギーを生み出すことができます。現在の自転軸傾斜角の推定値0.1度では、ロスビー波による共鳴には7.3 × 10のエネルギーが含まれることになります。 [ 98 ] [ 99 ] [ 98 ] [ 99 ]
潮汐による屈曲 潮汐によるたわみはエウロパの内部と氷殻を揉みほぐし、それが熱源となる。[ 100 ] [ 101 ] [ 97 ]
2016年に発表された実験と氷のモデリングによると、潮汐によるたわみによる散逸は、科学者がこれまで想定していたよりも1桁多い熱をエウロパの氷の中で発生させる可能性があることが示されています。[ 102 ] [ 103 ] 結晶構造 （格子）の変形の結果として生じるものであり、氷の粒子間の摩擦によるものではないことを示しています。[ 102 ] [ 103 ]
表面環境
氷殻と表面 エウロパで発生している可能性のある、仮説上の沈み込みのような活動 エウロパは太陽系で知られている天体の中で最も滑らかな天体であり、山やクレーターなどの大規模な地形は存在しない。[ 107 ] アルベドの特徴 であり、低い地形を強調している。エウロパにはクレーターがほとんどない。これは、表面が地殻変動が活発で若いためである。[ 108 ] [ 109 ] [ 110 ] アルベド （光の反射率）は0.64で、どの衛星よりも高い。[ 42 ] [ 109 ] これは、表面が若く活発であることを示している。エウロパが経験する彗星の 衝突の頻度の推定に基づくと、表面は約2000万年から1億8000万年前である。[ 111 ]
エウロパの赤道は、ペニテンテス と呼ばれる氷の突起で覆われている可能性があり、その高さは最大15メートルにもなると推測されている 。これらの突起は、赤道付近で直射日光が当たることで氷が昇華 し、垂直の亀裂が生じることによって形成される。[ 112 ] [ 113 ] [ 114 ] ガリレオ 探査機から得られる画像は確認できるほどの解像度はないが、レーダーと熱データはこの推測と一致している。[ 114 ]
線 エウロパの多数の線状 構造の真の色モザイク。この画像の中央にある線状構造の領域はアンヌン地域 である。[ 115 ] [ 116 ] エウロパの表面で最も目立つ特徴は、球体全体を横切る一連の暗い筋で、リネア （英語： 線 20 km (12 マイル) を超え、多くの場合、暗くぼやけた外縁、規則的な条線、そして明るい物質の中央帯があります。[ 117 ]
最も可能性の高い仮説は、エウロパの線状構造は、エウロパの地殻がゆっくりと開き、その下のより暖かい層が露出するにつれて、一連の暖かい氷の噴火によって生成されたというものである。[ 118 ] 海嶺 で見られるものと似ていたであろう。これらのさまざまな断裂は、主に木星による潮汐のたわみによって引き起こされたと考えられている。エウロパは木星に潮汐固定されているため、常に木星に対してほぼ同じ向きを維持しており、応力パターンは特徴的で予測可能なパターンを形成するはずである。しかし、エウロパの断裂のうち最も新しいものだけが予測されたパターンに合致しており、他の断裂は、古くなるにつれてますます異なる向きで発生しているように見える。これは、エウロパの表面が内部よりもわずかに速く回転している場合に説明できる。この効果は、地下の海がエウロパの表面を岩石のマントルから機械的に分離し、木星の重力がエウロパの外側の氷の地殻を引っ張る影響によって可能になる。[ 119 ] ボイジャー ガリレオ 探査機の写真の比較は、この仮説上の滑りの上限を設定するのに役立つ。エウロパの内部に対する外側の硬い殻の完全な回転には、少なくとも 12,000 年かかる。[ 120 ] ボイジャー とガリレオ の画像の研究により、エウロパの表面での沈み込み の証拠が明らかになり、亀裂が海嶺に類似しているのと同様に、[ 121 ] [ 122 ] 地球のテクトニック プレート に類似した氷の地殻のプレートが溶融した内部にリサイクルされていることを示唆している。帯状部での地殻の拡大[ 121 ] [ 122 ] プレート テクトニクス を持っている可能性があることを示唆している。[ 20 ] [ 123 ]
雰囲気 エウロパの大気が電離粒子の衝突によってどのように形成されるかを示す図 エウロパの大気は、薄く希薄（しばしば外気圏と呼ばれる）で、主に酸素と微量の水蒸気から構成されていると分類できます。[ 134 ] [ 135 ] 解離である放射線分解によって形成されます。 [ 136 ] この蓄積された酸素大気は、エウロパの表面から190 km（120 マイル） の高さに達することがあります。分子状酸素は寿命が長いため、大気の最も密度の高い成分です。表面に戻った後、水や過酸化水素 分子のように付着（凍結）するのではなく、表面から放出されて別の弾道 軌道を描き始めます。分子状水素は、エウロパの表面重力から逃れるほど軽いため、表面に到達することはありません。[ 137 ] [ 138 ] エウロパは、タイタン 、イオ 、トリトン 、ガニメデ 、カリスト とともに、定量化可能な大気を持つ太陽系 の数少ない衛星の1つです。[ 139 ] エウロパはまた、非常に大量の氷（揮発性物質） を持つ太陽系のいくつかの衛星の1つであり、別名「氷の衛星」です。[ 140 ]
エウロパ周辺の磁場。赤い線は、ガリレオ 探査機が典型的なフライバイ（E4またはE14）を行った際の軌道を示しています。 エウロパは、水素と酸素の混合物を宇宙空間に絶えず放出しているため、地質学的に活発であると考えられています。衛星の粒子放出の結果、大気は継続的に補充される必要があります。[ 135 ] [ 141 ] [ 142 ] [ 143 ] 、放射線分解によって生成された酸化性物質の沈み込みによって、地球の深海に匹敵する海洋の遊離酸素濃度が生じる可能性があると示唆されている。[ 144 ]
酸素と水素の緩やかな放出により、エウロパの軌道面の周囲に中性トーラスが形成される。この「中性雲」はカッシーニ ガリレオ 探査機の両方で検出されており、木星の内側衛星イオの周囲にある中性雲よりも多くの原子と分子を含んでいる。[ 145 ] [ 146 ]
2024年3月4日、天文学者たちは、エウロパの表面にはこれまで推測されていたよりもはるかに少ない酸素 しか存在しない可能性があると報告した。[ 27 ] [ 28 ]
大気の発見 エウロパの大気は、1995年に天文学者のDT Hallと共同研究者らがハッブル宇宙望遠鏡 のゴダード高解像度分光 器を用いて初めて発見した。[ 147 ] ガリレオ 探査機が木星系内でのミッション中にさらに裏付けられた。ガリレオ 探査機はエウロパの電波掩蔽を3回行った。これは、探査機がエウロパの背後を通過することで、地球との電波通信が一時的に遮断される現象である。AJ Kliore率いる天文学者チームは、合計6回の掩蔽の直前と直後の電波信号に対するエウロパの希薄な大気の影響を分析することで、エウロパの大気に電離層 が存在することを明らかにした。[ 148 ]
気候と天気 ガス・トーラス が存在するにもかかわらず、エウロパには気象現象を引き起こす雲はありません。全体として、エウロパには風も降水もなく、空の色もありません。これは、エウロパの重力が低すぎて、これらの現象を引き起こすのに十分な大気を保持できないためです。エウロパの重力は地球の約 13% です。エウロパの温度は、 赤道で -160 °C、 両極で -220 °C まで変化します。[ 149 ] K (0 °C) 付近であると考えられています。[ 150 ] 億年以上かけて塩化物 に富むようになり、地球の1.94%塩化物を含む海洋に似たものになった。[ 151 ]
居住性 エウロパ – 放射線がバイオシグネチャー化学物質に及ぼす可能性のある影響 これまでのところ、エウロパに生命が存在するという証拠はないが、この衛星は太陽系で居住可能性が最も高い場所の1つとして浮上している。[ 144 ] [ 194 ] 熱水噴出孔 に似た環境である。[ 173 ] [ 195 ] エウロパに火山性の熱水活動がないとしても、2016年のNASAの研究では、蛇紋岩化作用 や氷由来の酸化剤に関連するプロセスによって地球のようなレベルの水素と酸素が生成される可能性があることがわかった。これらのプロセスは火山活動に直接 関与していない。[ 196 ] 地下の海 からの塩がエウロパのいくつかの地質学的特徴を覆っている可能性があり、海が海底と相互作用していることを示唆していると発表した。これは、エウロパが居住可能かどうかを判断する上で重要かもしれない。[ 21 ] [ 197 ] エウロパの岩石マントル に液体の水が存在する可能性が高いことから、探査機をそこに送るべきだという声が上がっている。[ 198 ]
潮汐力によって供給されるエネルギーは、エウロパの内部で活発な地質学的プロセスを引き起こしており、これはその姉妹衛星イオ でより顕著な程度で起こっているのと同様である。エウロパは地球と同様に 放射性崩壊による内部エネルギー源を持っている可能性があるが、潮汐によるたわみによって生成されるエネルギーは、いかなる放射性源よりも数桁大きい。[ 199 ] エウロパの生命は、海底の熱水噴出孔の周囲、または地球で内生生物が 生息することが知られている海底の下に集まって存在する可能性がある。あるいは、地球の極地の藻類やバクテリアのように、エウロパの氷層の下部表面に付着して存在するか、エウロパの海に自由に漂っている可能性がある。[ 200 ] 塩菌 だけがその環境で生き残ることができる。[ 200 ] 万年でエウロパの海は地球の海と同じくらい酸素化され、複雑な多細胞生物の存在が可能になる可能性がある。[ 201 ]
証拠は、エウロパの氷の外殻に完全に包まれた液体の水の湖が存在し、氷殻の下のさらに下に存在すると考えられている液体の海とは区別されることを示唆している[ 202 ] [ 129 ]。 [ 203 ] [ 204 ] 酸素しか存在しない可能性があると報告した [ 27 ] [ 28 ] 。
エウロパの最新の居住可能性モデルは、2026年に「地質学的に静穏な」海底を反映するように更新されました。活発な断層がないことから、「ブラックスモーカー」のような高エネルギーの熱水系が現在エウロパに存在する可能性は低いと考えられます。低温の流体の流れは海底上部でまだ発生する可能性がありますが、水と岩石の相互作用の速度が低下すると、化学合成独立栄養生物を支えるために利用できる化学エネルギーと酸化還元対が大幅に制限されます。研究者らは、エウロパは過去には軌道離心率が高いため地質学的に活発であった可能性があるものの、現在は強固な生物圏を維持するために必要なテクトニックな「エンジン」を欠いている可能性があると示唆しています。研究者らは、今日エウロパの海底で居住可能な条件を維持できるプロセスは、進行中のテクトニック活動とは独立している必要があると示唆しています。[ 62 ]
地球上では有機物と関連付けられることが多い 粘土質の鉱物 （特にフィロケイ酸塩 ）が、エウロパの氷の地殻で検出されている。[ 205 ] 小惑星 や彗星との衝突の結果である可能性がある。[ 205 ] 一部の科学者は、地球上の生命が小惑星の衝突によって宇宙に吹き飛ばされ、リソパンスペルミア と呼ばれる過程で木星の衛星に到達した可能性があると推測している。[ 206 ]
さらなる研究により、エウロパの氷棚が粘性のある滴下プロセスによって潜在的な居住可能性を維持できる可能性があるという結論が出た。論文では、エウロパの棚から地下の海への岩石圏の滴下が、潜在的に持続可能な居住可能性に十分な物質を提供できる可能性があると結論付けている。[ 207 ] [ 208 ]
遠い未来 太陽が赤色巨星段階にある約75億年後の、エウロパの姿を芸術的に表現した図。 太陽 のようなほとんどの恒星は 、その生涯の主系列段階 の終わりに赤色巨星 分枝星へと進化します。そして死を迎えると、外層を放出して白色矮星 になります。太陽が約50億年後にこの過程を経ると、エウロパは大きな影響を受けるでしょう。[ 209 ] ガリレオ衛星や 土星の いくつかの衛星とほぼ同じになるでしょう。[ 210 ]
太陽のハビタブルゾーン （HZ）がエウロパに到達すると、赤色巨星の太陽からの熱によってエウロパの氷が 昇華 または融解し、一時的な全球海が形成されます。木星 に面したエウロパの側面は、木星から離れた側面よりもはるかに大きく昇華します。これにより、エウロパには水蒸気 からなる希薄な大気 が形成され、ハビタブルゾーンがエウロパを超えて広がるまでの約0.2億年間持続します。[ 211 ] [ 212 ] しかし、エウロパに海が存在する間は、地球上の生命 が進化するのに約数億年かかったことから、その限られた時間内に生命 が芽生えたり出現したりする可能性があります。 [ 213 ] [ 210 ]
注記 ↑ 画像の下部にある暗い色の楕円形の斑点はカランニッシュ です。 ↑ 周角は、半長軸 ( a ) と離心率 ( e ) から導き出されます: a (1 − e )。 ↑ 遠点（アポアプシス）は、軌道長半径（ a ）と離心率（ e ）から導出されます： a （1 + e ）。 ↑ 半径 ( r ) から 導き出される 表面積: 4πr² 。 ↑ 半径 ( r ) から得られる体積: 4 / 3 π r 3 。 ↑ 表面重力は質量 ( m )、重力定数 ( G )、半径 ( r ) から導出される: G m / r 2 。 ↑ 質量 ( m )、重力定数 ( G )、半径 ( r ) から導出される脱出速度:2 G m / r {\displaystyle \textstyle {\sqrt {2Gm/r}}}
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外部リンク NASAのエウロパ・プロファイル ナイン・プラネッツ のエウロパに関する事実太陽系の眺め におけるエウロパに関する事実エウロパの前方汚染の防止– 米国宇宙研究委員会（2000年） JPLの惑星写真ジャーナルに掲載されたエウロパの画像 米国海洋大気庁（NOAA）によるエウロパの自転動画 惑星写真ジャーナルに掲載された、地形名が記載されたエウロパの地図 米国地質調査所（USGS）の惑星命名法ページに掲載されている、エウロパの命名法と地形名が記載されたエウロパの地図。 ポール・シェンクによるエウロパやその他の太陽系外縁衛星の3D画像とフライオーバー動画。 JPLのジェイソン・ペリー氏による、ガリレオ探査機 が撮影したエウロパの地形の高解像度大型画像モザイク： 1、2、3、4、5、6、7 ガリレオ 探査機によるエウロパの画像合成ガリレオ探査機 によるエウロパのフライバイ観測Google Europa 3D、月のインタラクティブマップ ケビン・M・ギルによるエウロパ上空からの高解像度アニメーション。詳細はアルバムをご覧ください。
）。この記号は広く使用されていません。[ 41 ]
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