惑星表面

惑星表面は、特定の種類の天体の固体または液体の材料が大気または宇宙空間に接触する場所です。惑星表面は、地球型惑星（地球を含む）、準惑星、天然衛星、微惑星、その他多くの太陽系小天体（SSSB）を含む、惑星質量の固体物体に見られます。 ^{[1] [2] [3]惑星表面の研究は、}表層地質学として知られる惑星地質学の分野ですが、惑星地図作成、地形学、地形学、大気科学、天文学を含む多くの分野に焦点を当てています。陸地（または地面）は、非液体の惑星表面に付けられた用語です。着陸という用語は、物体が惑星表面に衝突することを説明するために使用され、通常、物体が無傷のまま付着したままでいられる速度で行われます。

分化した天体では、地殻が惑星境界層と接する部分が表面です。これより下にあるものは、地表下または海底とみなされます。恒星や巨大惑星、さらに小さなガス矮星など、スーパーアースよりも質量が大きい天体のほとんどは、気体、液体、固体などの相の間を連続的に遷移します。そのため、一般的には表面がないとみなされます。

惑星の表面と表面生命は、地上を移動し、空気呼吸をするように進化した種の主な生息地であるため、人類にとって特に興味深いものです。したがって、人類の宇宙探査と宇宙植民地化は、これらに重点を置いています。人類が直接探査したのは、地球と月の表面だけです。宇宙は広大で複雑なため、地球に近い物体であっても直接探査するのは危険で費用がかかります。そのため、他のすべての探査は宇宙探査機による間接的なものでした。

フライバイや軌道上による間接的な観測では、現在のところ、惑星表面の組成や特性を確認するのに十分な情報が得られていない。わかっていることの多くは、天文分光法やサンプルリターンなどの技術の使用によるものである。着陸船は火星と金星の表面を探査した。火星は移動式表面探査機（ローバー）によって表面が探査された唯一の他の惑星である。タイタンは、着陸船によって探査された唯一の惑星以外の天体である。着陸船は、 433エロス（2001年）、25143 イトカワ（2005年）、テンペル1（2005年）、 67P /チュリュモフ・ゲラシメンコ（2014年）、162173 リュウグウ（2018年）、101955 ベンヌ（2020年）など、いくつかのより小さな天体を探査した。表面サンプルは、月（1969年に帰還）、25143イトカワ（2010年に帰還）、162173リュウグウ、101955ベンヌから収集されました。

惑星の表面は、太陽系全体に広がっており、地球型惑星から小惑星帯、巨大惑星の自然衛星、さらには太陽系外縁天体まで広がっています。表面の状態、温度、地形は、表面自体によって生成されることが多いアルベドなど、さまざまな要因によって大きく異なります。表面の状態の尺度には、表面積、表面重力、表面温度、表面圧力などがあります。表面の安定性は、風成作用による浸食、水文学、沈み込み、火山活動、堆積物、地震活動によって影響を受ける可能性があります。一部の表面は動的ですが、他の表面は何百万年も変化しません。

距離、重力、大気の状態（極端に低いまたは高い気圧）および未知の要因により、探査はコストがかかり、リスクも高くなります。このため、惑星表面の早期探査には宇宙探査機が必要になります。多くの探査機は固定式で、調査範囲が限られており、通常、地球外表面での生存期間は短いですが、移動式探査機（ローバー）はより広い表面領域を調査しています。サンプルリターンミッションにより、科学者は有人ミッションを送らなくても地球上で地球外表面の物質を調査できますが、通常、重力と大気の低い物体にのみ実行可能です。

探査された最初の地球外惑星表面は、 1959 年のルナ 2 号による月面でした。人類による最初で唯一の地球外表面探査は月であり、アポロ計画には 1969 年 7 月 20 日の初の月面歩行と、地球外表面サンプルの地球への帰還の成功が含まれていました。ベネラ7号は、1970年12月15日に行われた探査機による他の惑星への最初の着陸でした 。火星3号は1972年8月22日に「軟着陸」し、火星からデータを返しました。火星に最初に着陸した探査機は1997年のマーズ・パスファインダーで、火星探査ローバーは2004年以来、赤い惑星の表面を調査しています。NEARシューメーカーは、2001年2月に小惑星433エロスに軟着陸した最初の 探査機であり、はやぶさは2010年6月13日に25143イトカワからサンプルを返した最初の探査機です。ホイヘンスは2005年1月14日にタイタンに軟着陸し、データを返しました。

これまでにも多くの失敗例があり、最近ではフォボスの表面探査を目的としたサンプルリターンミッション「フォボス・グルント」が失敗に終わった。

太陽系の外縁にある4 つの巨大惑星以外の太陽系天体の表面は、ほとんどが固体であり、液体の表面を持つものはほとんどありません。

一般的に、地球型惑星は、氷の表面、または岩石やレゴリスの表面地殻を持ち、それぞれ異なる地形をしています。太陽系の外縁部の霜線を越えた太陽系の表面は、水氷が支配的で、さまざまな氷の天体があります。岩石とレゴリスは、火星までの太陽系内で一般的です。

太陽系の天体のうち、表面の大部分が液体であるのは地球だけです。地球全体の海面は地球表面の 70.8 % を占め、海洋盆地を満たし、地球の海洋地殻を覆っているため、地球は海洋世界となっています。地球表面の残りの部分は、岩石または有機炭素とケイ素を豊富に含む化合物で構成されています。

地球以外では、地表の液体の水は、火星の暖かい斜面での季節的な流れとして、また過去の発生としてのみ発見されており、他の惑星系の居住可能ゾーンでも疑われています。あらゆる種類の地表液体は、特にタイタンで発見されており、大きなメタン湖があり、そのいくつかは太陽系で知られている最大の湖です。

火山活動は、地質学的に活発な天体の表面に溶岩などの流れを引き起こす可能性があります(最大のものはイオのアミラニ (火山)の流れです)。地球の火成岩の多くは、火山マグマと水の存在など、他の場所ではまれなプロセスを通じて形成されます。月面探査車によって火星で発見されたカンラン石や赤鉄鉱などの表面鉱床は、火星の表面にかつて安定した水があったことを示す直接的な証拠となります。

水以外にも、太陽系の中で地球に特有の豊富な表面物質が数多く存在しています。これらは有機物であるだけでなく、生命の存在によって形成されたものであり、炭酸塩ハードグラウンド、石灰岩、植物、人工構造物などが含まれますが、人工構造物は探査機による探査によって存在しています（地球外表面の人工物の一覧も参照）。

太陽系全体の物体で、ますます多くの有機化合物が発見されています。地球外生命の存在を示す可能性は低いですが、既知の生命はすべてこれらの化合物に基づいています。複雑な炭素分子は、さまざまな複雑な化学反応を通じて形成されたり、太陽系の小さな物体との衝突によって運ばれたりして、炭素ベースの生命の「構成要素」を形成するために結合する可能性があります。有機化合物は揮発性であることが多いため、惑星の表面に固体または液体として残留することは、固有の発生源（物体の内部など）または地質学的時間スケールで特別な状況を通じて保存された大量の有機物質の残留物、または外因的な発生源（過去または最近の他の物体との衝突など）を示すため、科学的に興味深いものです。^[6]放射線は有機物の検出を困難にし、太陽に近い大気のない物体での検出を非常に困難にします。^[7]

起こりうる事例としては、次のようなものが挙げられます。

• ソリン– 冥王星-カロン、^[8]タイタン、^[9]トリトン、^[10] エリス、^[11]セドナ、^[12] 28978 イクシオン、^[13] 90482 オルクス、^[14] 24 テミス^{[15] [16]を含む多くの}太陽系外縁天体
• メタンクラスレート(CH ₄ ·5.75H ₂ O) –オベロン、チタニア、ウンブリエル、冥王星、90482 オルクス、67P 彗星

地上の探査車によるサンプル採取や軌道衛星からの分光分析を含む火星探査により、多数の複雑な有機分子の存在が明らかになり、その一部は生命の探索における生物学的特徴となる可能性がある。

• チオフェン（C
  ₄H
  ₄S ) ^[17]
• ポリチオフェン（C
  ₄H
  ₄S ) ^[18]
• メタンチオール（CH
  ₃SH ) ^[19]
• ジメチルスルフィド（CH
  ₂S ) ^[19]

• 炭酸水素アンモニウム（NH
  ₄HCO
  ₃）。^{[20] [21]}
• ギルソナイト^[22]

• メチルアミン/エチルアミン^[23] ( CH ₃ NH ₂ )
• アセトアルデヒド^[23] ( CH ₃ CHO )

宇宙探査機フィラエは、 67P彗星の表面で以下の有機化合物を発見しました。^{[24] [25] [26]}

• アセトアミド（CH
  ₃コンH
  ₂）
• アセトン(CH ₃ ) ₂ CO
• メチルイソシアネート（CH
  ₃下士官​
• プロピオンアルデヒド（CH
  ₃中国語
  ₂ちょう）

以下は、複数の惑星の表面に発生する表面物質と、太陽からの距離順の位置の一覧です。一部は、分光法や軌道上またはフライバイからの直接撮影によって検出されています。

• 氷（H
  ₂O ) – 水星（極性）; 地球-月系; ^[27]火星（極性）;ケレス^{[28]および}24 テミスなどのいくつかの小惑星; ^[29]木星の衛星 –エウロパ、^[30] ガニメデとカリスト;トリトン; ^[31]土星の衛星 – タイタンとエンケラドゥス; 天王星の衛星 –ミランダ、ウンブリエル、オベロン;冥王星-カロン系を含むカイパーベルト天体、ハウメア、28978 イクシオン、90482 オルクス、50000 クワオア
• 珪酸塩岩 – 水星、金星、地球、火星、小惑星、ガニメデ、カリスト、月、トリトン
• レゴリス– 水星、^[32]金星、^[33]地球-月系、火星（およびその衛星フォボスとダイモス）、小惑星（ベスタ4を含む^[34]）、タイタン
• 窒素氷（N）– 冥王星–カロン、^[35] トリトン、^[36] カイパーベルト天体、プルティノス
• 硫黄( S ) – 水星、地球、火星、木星の衛星 – イオとエウロパ

• 塩類– 地球、火星、ケレス、エウロパ、木星トロヤ群星団、^[37]エンケラドゥス^[38]
• 粘土– 地球、火星、^{[39]ケレス[40]}やテンペル1を含む小惑星、^[41]エウロパ^[42]
• 砂– 地球、火星、タイタン
• 炭酸カルシウム（CaCO
  ₃） – 地球、火星^{[43] [44]}
• 炭酸ナトリウム（Na
  ₂CO の
  ₃） – 地球、ケレス^{[45] [46] [47]}

• ドライアイス（CO
  ₂） – 火星（極地）^[48]アリエル^[49]ウンブリエル^[49]ティタニア^[49]ガニメデ^[50]カリスト^[50]

• 一酸化炭素氷（CO） - トリトン^[51]

一般的な剛性表面の特徴は次のとおりです。

• 衝突クレーター（厚い大気を持つ天体では稀だが、最大のものは火星のヘラス平原である）
• 金星、地球、火星、タイタンに見られる砂丘
• 火山と氷火山
• リル
• 山（最高峰はベスタ4番星のレアシルビア）^[要出典]
• 断崖
• 峡谷と谷（最大のものは火星のマリネリス峡谷）
• 洞窟
• 金星、地球、月、火星にある溶岩洞

通常、巨大惑星には表面がないと考えられているが、岩石やさまざまな種類の氷の固体核、または金属水素の液体核がある可能性がある。しかし、核が存在する場合でも、惑星の質量の大部分を占めないため、実際に表面とみなされることはない。科学者の中には、惑星に明確な硬い地形がない場合、大気圧が地球表面の大気圧と同じ1バールになる地点を惑星の表面と考える人もいる[1]。そのため、例えば金星の大気が厚く、金星表面の圧力が地球の大気圧をはるかに上回るとしても、地球型惑星の表面の位置は1バールの大気圧には左右されない。

惑星の表面は、過去または現在における地球外生命の存在を調べるために調査されている。トーマス・ゴールドは、天体の表面だけでなく、その下にも生命といわゆる深部生物圏が存在する可能性を提唱し、この分野を拡大した。 ^[53]

さらにトーマス・ゴールドは、生命の探求において表面だけに焦点を当て、その下には目を向けない科学を表面的排他主義だと批判した。^[53]

同様に、特に火星などの宇宙植民地化など、地表に限定された領土的宇宙擁護に重点を置くことは、地表主義と呼ばれ、金星の表面上などの大気や潜在的な大気圏での人間の居住地への関心を無視している。^{[54] [55]}

• 地球外大気
• 水圏
  • 地下海
  • 海の世界
• 惑星の半径
• 惑星ジオイド