惑星質量の衛星

惑星質量の衛星は、惑星質量の天体であり、天然の衛星でもある。大きく、楕円形（球形の場合もある）である。衛星は潮汐力または放射性加熱により静水力平衡状態にあり、場合によっては地下に海を形成する。太陽系の衛星のうち、ガニメデとタイタンの2つは水星よりも大きく、3つ目のカリストは水星よりわずかに小さいが、質量はこれら3つとも水星より小さい。さらに、ガニメデ、タイタン、カリスト、イオ、地球の月、エウロパ、トリトンの7つは、準惑星である冥王星やエリスよりも大きく、質量も大きい。

衛星惑星の概念（衛星を含むすべての惑星質量の天体は惑星であるという考え）は、アラン・スターンなどの一部の惑星科学者によって用いられている。彼らは、天体が太陽軌道か非太陽軌道か（惑星力学）よりも、天体が惑星地質学（つまり、惑星であるかどうか）を持っているかどうかに関心がある。 ^{[1]惑星を3つのクラスの天体（古典的惑星、}準惑星、衛星惑星）として概念化する考え方は、国際天文学連合（IAU）では受け入れられていない。

衛星と古典的な惑星の区別は、太陽系の太陽中心モデルが確立されるまで認識されていませんでした。1610年にガリレオが他の惑星の最初の衛星（木星の4つのガリレオ衛星）を発見したとき、彼はそれらを「木星の恒星の周りを不等間隔と周期で驚くべき速さで周回する4つの惑星」と呼びました。^[2]同様に、クリスティアーン・ホイヘンスは、1655年に土星の最大の衛星タイタンを発見したとき、それを説明するために「プラネタ」（惑星）、「ステラ」（恒星）、「ルナ」（月）、そしてより現代的な「サテライト」（随伴物）という用語を使用しました。^[3] ジョヴァンニ・カッシーニは、 1671年と1672年に土星の衛星イアペトゥスとレアを発見したことを発表した際、それらを「土星の周りの新しい惑星」と表現しました。^[4]しかし、1686年にカッシーニが土星の新しい衛星2つ（テティスとディオネ）を発見したとジャーナル・ド・スカヴァンスが報じた際、同誌はそれらを厳密に「衛星」と呼び、土星を「主惑星」と呼ぶこともあった。 ^[5]ウィリアム・ハーシェルが1787年に天王星の周りを回る2つの天体（ティタニアとオベロン）を発見したと発表した際、彼はそれらを「衛星」と「二次惑星」と呼んだ。^[6]その後の自然衛星発見に関する報告では「衛星」という用語のみが使用されたが、^[7] 1868年のスミスの図解天文学では衛星を「二次惑星」と呼んでいた。^[8]

現代では、アラン・スターンは、衛星惑星を、準惑星と古典的惑星とともに、3つの惑星のカテゴリーの1つとみなしている。^[9]用語「惑星質量物体」は、3つの種族すべてをカバーする。[ ^10] スターンとIAUの「惑星」の定義は、静水圧平衡、つまり物体の質量が可塑性を与えるのに十分であり、自身の重力で楕円体に緩和することに依存している。IAUの定義では、質量が「剛体力」を克服するのに十分な大きさであると規定されており、地下の海や（イオの場合）潮汐加熱によるマグマのために静水圧平衡にある可能性のある物体には対応していない。大きな氷の衛星の多くには、地下の海がある可能性がある。^[11]

7 つの最大の衛星は、静水圧平衡にあることが知られている準惑星の冥王星よりも質量が大きい(また、冥王星よりもさらに質量が大きい準惑星のエリスよりも質量が大きいことでも知られている)。この 7 つは、地球の月、木星の 4 つのガリレオ衛星 (イオ、エウロパ、ガニメデ、カリスト)、および土星 (タイタン) と海王星 (トリトン)の最大の衛星である。ガニメデとタイタンはさらに水星よりも大きく、カリストもほぼ同じ大きさである。これらの衛星はすべて楕円体である。とはいえ、水星よりも大きい 2 つの衛星の質量は水星の半分以下であり、物体が静水圧平衡になるほど可塑性があるかどうかを決定するのは、質量、組成、内部温度である。イオ、エウロパ、ガニメデ、タイタン、トリトンは一般に静水力学的平衡状態にあると考えられていますが、地球の月は静水力学的平衡状態にないことが知られており、カリストの状況は不明です。

他にも楕円形の衛星が 12 個ほどあり、歴史上のある時点で平衡状態に達したことを示しています。しかし、これらの衛星の中には、時間の経過とともに冷却されて硬くなってきたために、もはや平衡状態ではない衛星もあることがわかっています。

海王星の2番目に大きい衛星プロテウス（海王星VIII）は、地球物理学的な「惑星」の概念を議論したり提唱したりする著者によって時折含められています。^{[12] [13]}プロテウスはミマスよりも大きいですが、丸い形からは程遠いです。

月が現在静水力平衡状態にあるかどうかを判断するには綿密な観察が必要であり、証明するよりも反証する方が簡単です。

地球の完全に岩石でできた衛星は、数十億年前に平衡状態を崩して固化したが、^[14]冥王星よりも大きい他の6つの衛星のうち4つは主に氷でできており、そのほとんどは現在も平衡状態にあると推定されている。（氷は岩石よりも引張強度が低く、岩石よりも低い圧力と温度で変形する。）その証拠はおそらくガニメデでもっとも強力で、その内部に導電性物質の流体運動を示す磁場があるが、その流体が金属核なのか地下の海なのかは不明である。^[15] 土星の中型の衛星の1つ（レア）も平衡状態にある可能性があり、^{[16] [11]} 天王星の衛星のいくつか（ティタニアとオベロン）も平衡状態にある可能性がある。^[11] しかし、土星の他の楕円体衛星（ミマス、エンケラドゥス、テティス、ディオネ、イアペトゥス）はもはや平衡状態にありません。^[16]平衡状態にないことに加えて、ミマスとテティスは密度が非常に低く、無視できない内部多孔性がある可能性が示唆されており、^{[17] [18]その場合、それらは衛星惑星ではないでしょう。天王星の3つの小さな楕円体衛星（}ウンブリエル、アリエル、ミランダ）の状況は不明であり、冥王星の衛星カロンも同様です。^[14]

TNOの衛星であるエリスIディスノミア、オルクスIヴァンス、そしておそらくヴァルダIイルマレは、少なくとも土星の最小の楕円衛星であるミマスと同じ大きさである。しかし、太陽系外縁天体は、土星や天王星の衛星（直径約400 km）よりも大きいサイズ（直径約900～1000 km）になると固体になると思われる。ディスノミアとヴァンスはどちらも900～1000 km未満の暗黒天体であり、ディスノミアは低密度であることが知られており、固体ではあり得ないことを示唆している。したがって、これらの天体は除外されている。^[19]

– 均衡状態にあると考えられている

– 平衡状態ではないことが確認された

– 不確かな証拠

メトネ、パレネ、そして確実性は低いがアイガイオンは静水力平衡状態にある。^[24]しかし、これらは惑星質量の天体ではないため、惑星質量の衛星には含まれない。

タイタンは地球よりも大気が濃く、表面気圧は 1.4 バールであるのに対し、トリトンは比較的薄い 14 マイクロバールの大気を持ちます。タイタンとトリトンは、気象や気候のプロセスに影響を与えるほどの大気を持つ唯一の衛星として知られています。^[25]イオ (1.9 nbar) とカリスト (26 pbar) の大気は非常に薄いですが、それでも大気分子の衝突が起こるには十分です。他の惑星質量の衛星にはせいぜい外気圏しかありません。^[26]外気圏は、地球の月、エウロパ、ガニメデ、^[26]エンケラドゥス、^[27]ディオネ、^[28]レアの周囲で検出されています。^[29]タイタニアの周囲にも外気圏がある可能性がありますが、確認されていません。^[30]

• 太陽系の重力的に丸い天体のリスト
• 太陽系の天体の大きさ別リスト

• 月は惑星である：惑星科学の分類における科学的有用性と文化的目的論、フィリップ・T・メッツガー、ウィリアム・M・グランディ、マーク・サイクス、S・アラン・スターン、ジェームズ・F・ベル3世、シャーリーン・E・デテリッチ、カービー・D・ラニヨン、マイケル・サマーズ、2021年10月22日