冥王星の地質

スプートニク平原は、窒素、一酸化炭素、固体メタンなど、冥王星の水氷の岩盤よりも揮発性が高く、柔らかく、密度が高い氷で構成されているようです。 ^{[ 15 ]}平原の大部分には、多角形の対流セル構造が見られます。クレーターは発見されておらず、その表面は1000万年未満であることを示しています。^{[ 16 ]}クレーターがない理由を説明するために、低温火山活動（マグマの代わりに揮発性物質を噴出する火山）、対流転覆、粘性緩和など、負の地形を消去するプロセスを含む、いくつかのメカニズムが提案されています。^{[ 16 ]}おそらく固体窒素の氷河が平原から隣接する窪地やクレーターに流れ込んでいるのが見られます。平原からの窒素は、大気によって運ばれ、平原の東と南の高地に薄い氷の層として堆積し、トンボーレギオの大きく明るい東側の領域を形成したと考えられる。氷河は、これらの東側の高地から谷を通って平原へと流れ込んでいるようだ。

スプートニク平原における凍結一酸化炭素の分布（短い等高線ほど濃度が高いことを示す）。

対流によってスプートニク平原南部に見られる多角形の氷の模様（文脈）。左下の谷にある暗い斑点は窪みである。^{[ 17 ]}

スプートニク平原の昇華ピットのクローズアップ画像（背景）

スプートニク平原の昇華ピットの追加画像（コンテキスト）。一部（左の画像）には暗い物質が見られる。

スプートニク平原の南西端と南端には、数キロメートルもの高さの山々が連なっている。冥王星で発見された氷の中で、このような高さの山々を支えるのに十分な強度を持つのは、水氷だけである。

ベルトン・レギオやその他の暗い領域には、多くのクレーターと固体メタンの痕跡が見られる。この暗い赤色は、冥王星の大気から落下してきたソリンによるものと考えられている。

北半球中緯度地域には、トリトンの表面を思わせる多様な地形が見られる。固体メタンが「厚く透明な固体窒素の層で希釈された」極冠は、やや暗く赤みを帯びている。^{[ 19 ]}

冥王星の北半球の西側は、非公式にタルタロス・ドルサと呼ばれる、広大で非常に特徴的な高さ500メートルの山々から成り立っています。これらの山々の間隔と形状は、鱗や木の皮に似ています。2017年1月のネイチャー誌に掲載されたジョン・ムーアズ博士とその同僚による論文では、これらの氷の尾根がペニテンテスであると特定されました。^{[ 20 ]}ペニテンテスは、侵食によって形成され、高い尖塔に囲まれた氷の窪地です。ペニテンテスが確認されているのは、地球以外の惑星では冥王星だけです。木星の衛星エウロパにもペニテンテスが存在すると仮説が立てられていますが、現在の理論では、ペニテンテスの形成には大気が必要であると示唆されています。ムーアズ博士とその同僚は、冥王星のペニテンテスは、大気圧が高い期間にのみ、軌道周期あたり約1センチメートルの速度で成長すると仮説を立てています。これらのペニテンテスは過去数千万年の間に形成されたようで、この地域のクレーターの少なさもそれを裏付けており、タルタロス・ドルサは冥王星で最も若い地域の1つとなっている。^{[ 20 ]}

タルタロス・ドルサと冥王星のクレーターだらけの北部地形を貫いて（したがって、両者よりも最近形成された）、一点から放射状に伸びる6つの峡谷群が存在する。最も長い峡谷は非公式にスレイプニル・フォッサと呼ばれ、長さは580キロメートルを超える。これらの峡谷は、形成の中心で物質が上昇することによって生じた圧力から発生したと考えられている。^{[ 21 ]}

ニューホライズンズが冥王星から初めてデータを送ってきたとき、冥王星は太陽からの紫外線によって毎時数百トンの大気を失っていると考えられていました。このような大気の流出速度は、彗星の衝突によって補充するには大きすぎます。代わりに、窒素は低温火山活動または間欠泉によって地表に供給されていると考えられていました。冥王星内部からの物質の上昇を示唆する構造の画像や、間欠泉によって残されたと思われる筋は、この見解を裏付けています。^{[ 17 ] [ 22 ]}その後の発見は、冥王星の大気の流出が数千倍過大評価されていたことを示唆しており、したがって冥王星は理論的には地質学的助けなしに大気を維持できる可能性がありますが、進行中の地質学的証拠は依然として強力です。^{[ 23 ]}

スプートニク平原の南、南極付近の地形図には、ライト・モンスとピカール・モンスという2つの氷火山の可能性がある山が特定されている。どちらも幅が150km以上、高さが少なくとも4kmあり、現在冥王星で知られている中で最も高い山である。クレーターは少なく、地質学的には若いが、スプートニク平原ほど若くはない。大きな山頂の窪みと起伏のある斜面が特徴である。これは、太陽系内のどこかで、氷火山の可能性のある大きな構造物が明確に画像化された初めての事例である。^{[ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]}  

2019年の研究では、トンボー地域の西、ベルトン地域北東部の一連の谷であるヴァージル・フォッサ周辺に、2番目の可能性のある低温火山構造が特定されました。アンモニアを豊富に含む低温溶岩がヴァージル・フォッサと近隣のいくつかの地点から噴出し、数千平方キロメートルの範囲を覆ったようです。ニュー・ホライズンズが冥王星をフライバイした際にアンモニアのスペクトル信号が検出されたという事実は、ヴァージル・フォッサが10億年より古いものではなく、銀河宇宙線がその間に地殻の上部1メートルにあるすべてのアンモニアを破壊し、太陽放射が地表のアンモニアを10～10000倍速く破壊する可能性があることから、はるかに若い可能性を示唆しています。この低温マグマが出現した地下貯留層は、冥王星の地下海とは別であった可能性があります。^{[ 27 ]}

冥王星 -氷火山の可能性

ライト・モンス（全体的な状況）

ライト・モンス、中央の窪みが見える（出典画像（コンテキスト））

ライト山（上）とピカール山を示す3Dマップ