スプートニク平原

スプートニク平原

ニューホライズンズによるスプートニク平原盆地のモザイク
機能タイプ	平原、衝突盆地[1]
位置	トンボー地域、冥王星
座標	北緯20度 東経180度 / 北緯20度 東経180度 / 20; 180 [2]
直径	1 492  km ~1 300  kmの流域直径[3]
表面積	約5 278 000 km 2 [a]
寸法	1 400  km × 1 200  km [3] [b]
発見者	新しい地平線
エポニム	スプートニク1号衛星

スプートニク平原 / ˈ s p ʌ t n ɪ k p l ə ˈ n ɪ ʃ i ə , ˈ s p ʊ t -/ (旧称スプートニク平原) ^[4]は、冥王星にある部分的に氷河に覆われた大きな盆地です。約1,400 x 1,200 km (870 x 750 mi) の大きさで^{[3]、スプートニク平原は部分的に}窒素氷の大きな明るい氷河に浸かっています。地球初の人工衛星スプートニク1号にちなんで名付けられ、ハート型のトンボー地域の西側の葉を構成しています。スプートニク平原は大部分が北半球にありますが、赤道を横切って広がっています。その大部分は、比較的柔らかい窒素氷の対流細胞であると解釈される谷で区切られた不規則な多角形の表面を持っています。多角形の平均直径は約33 km（21マイル）です。^[5]場合によっては、谷間にブロック状の山や丘があったり、暗い物質が含まれていたりすることがあります。 ^[6]表面には昇華の証拠となる風の跡があるようです。^{[7] [8]}暗い筋は数キロメートルの長さで、すべて同じ方向に並んでいます。^[6]平原には昇華によって形成されたと思われるピットもあります。^[6]ニューホライズンズではクレーターは検出されなかったため、表面の年齢は1000万年未満であると考えられます。^[9]昇華ピットの形成をモデル化すると、表面の年齢の推定値は180,000​+90 000
−40 000^[10]北西縁の近くには、約0.4〜1km間隔で横向きの砂丘（風紋に垂直）があり、近くのアル・イドリース山脈から得られた直径200〜300μmのメタン氷粒子で構成されていると考えられています。[ 11 ^{] [12]}

盆地を構成する氷は主に窒素氷で構成され、少量の一酸化炭素とメタン氷が含まれていると考えられていますが、相対的な割合は不明です。^[13]冥王星の周囲温度38 K（-235.2 °C、-391.3 °F）では、窒素と一酸化炭素の氷は水の氷よりも密度が高く、はるかに硬くないため、氷河のような流れが可能になります。窒素氷は最も揮発性があります。^[5]盆地の窒素氷は、主にはるかに硬い水の氷で構成された冥王星の地殻の上にあります。^[14]

スプートニク平原は、その後揮発性の氷が集まった衝突盆地として形成された可能性が高い。^[5]仮想衝突体の大きさは150～300 kmと推定されている。^[1]あるいは、この場所の氷の蓄積によって表面が沈下し、衝突のない正のフィードバックプロセスによって盆地の形成につながったと示唆されている。^{[15]盆地に数キロメートルの窒素氷が蓄積したのは、表面圧力が高く、}_窒素の凝縮温度が高かったことが一因である。 ^[16]冥王星の大気の正の温度勾配は、地形的な窪みをコールドトラップにするのに貢献している。^{[17] [18]}

スプートニク平原の反対側にある冥王星の地形は、形成期の衝突による地震エネルギーが集中したために変化した可能性がある。^{[19] [20]この提案は、反対側の領域の画像の解像度が低いことを考慮すると暫定的なものではあるが、その概念は水星の}カロリス盆地や月の東の海の反対側にある領域について提案されたものと似ている。

冥王星表面の季節的な熱慣性が高いことが、低緯度における窒素氷の堆積の重要な要因となっている。これらの緯度は、黄道傾斜角が高い（122.5°）ため、冥王星の極地よりも年間日射量が少ない。 ^[21]冥王星で最も寒い地域は、平均して北緯30°と南緯30°である。冥王星の歴史の初期には、アルベドの増加、冷却、さらなる氷の堆積（イアペトゥスで発生した氷の分離に類似）の正のフィードバック関係により、暴走プロセスでこれらの緯度に氷が蓄積する傾向があった。シミュレーションによると、約100万年の期間にわたって、既存の盆地がない場合でも、暴走プロセスにより氷の大部分が単一のキャップに集まることが示唆されている。^[22]

高密度の窒素氷の蓄積はスプートニク平原を正の重力異常にする一因となったが、それだけでは盆地に関連する地形の窪みを克服するには不十分であった。しかし、衝突イベントの他の影響（下記参照）もこのような異常に寄与した可能性がある。正の重力異常は極移動を引き起こし、冥王星の自転軸の向きを変えて、スプートニク平原を冥王星-カロン潮汐軸（最小エネルギー配置）の近くに置いた可能性がある。^{[17] [18]}スプートニク平原は現在、冥王星の反カロン点の近くにあり、偶然に生じる確率は5％未満である。^[18]

もしスプートニク平原が衝突によって作られたのなら、正の重力異常を説明するには冥王星の水氷地殻の下に地下の液体の水の海が存在する必要がある。薄くなった地殻の等圧隆起と、その結果として盆地の下に密度の高い液体の水が侵入することで、異常の大部分を説明できるだろう。^[23]このような海が徐々に凍結し、極移動とスプートニク平原に氷が積もると、冥王星全体に見られる伸張性地質構造も説明できるだろう。^{[18] [23]}あるいは、単一のキャップ（衝突なし）に氷が蓄積することで正の重力異常が発生し、盆地が形成される前に冥王星の向きが変わったとしたら、カロンによって生じた潮汐隆起によって冥王星の向きが維持された可能性がある。たとえ正の異常が後に消えたとしても、カロンによって生じた潮汐隆起によって冥王星の向きが維持された可能性がある。^[22]

重力異常の発生には、スプートニク平原の下約 90 km の氷の地殻の薄化が必要と考えられている。しかし、地殻の厚さのこのような変化を維持するには、地殻を冷たい状態に保たなければならない。モデル化により、冥王星の水氷地殻の下にメタンハイドレートの層があれば、この現象を説明できることが示唆されている。このクラスレートは断熱性があり、その熱伝導率は水氷の約 5 ～ 10 倍低い (また、粘性は水氷よりも約 1 桁大きい)。この追加の断熱性により、その下の水層を液体状態に維持し、その上の氷地殻を冷たい状態に保てる。同様のメカニズムが、太陽系外縁部の他の衛星や海王星外縁天体の地下海の形成にも寄与している可能性がある。^[14]

多角形構造は窒素/一酸化炭素氷の対流の兆候であり、内部からの熱で温められた氷がセルの中心に湧き上がり、広がって、その後隆起した縁で沈んでいきます。 ^{[24] [25]}対流セルは垂直方向に約 100 m の起伏があり、最も高い点はセルの中心にあります。^{[26] [27]}窒素氷対流セルのモデル化では、深さは幅の約 10 分の 1、または平原の大部分で 3～4 km、最大流量は年間約 7 cm と示唆されています。^[5]セルの縁は、セルが進化するにつれて、挟まれて放棄される可能性があります。^[26]セルの多くは昇華ピットで覆われています。これらのピットは、対流セルの中心から縁まで輸送される間に昇華によって大きくなります。そのサイズ分布を使用して、科学者は対流速度を次のように推定しました。13.8+4.8
−3.81年あたりcmであり、表面年齢は180,000​+90 000
−40 000^[10]他の科学者は、当初提案された核からの駆動源ではなく、平原の表面での昇華が潜熱消費によって表面を冷却することで対流を引き起こしていると主張している。[ ^28]

平原の画像に見られる氷の流れの明らかな兆候としては、隣接する東高地（トンボー地域の右ローブ）から盆地に流れ込む谷型氷河の例（窒素氷の堆積に反応したものと思われる）^[13]や、平原からの氷が隣接する窪地に流れ込んで埋めている例などがある。平原には多数のブロック状の丘（直径1～数km）があり、最大20kmのセルの縁で集合体を形成している。これらは、氷河の流れによって平原に運ばれ、その後対流によって谷に集められた、分離した水氷の地殻の浮遊塊を表している可能性がある。^[5]場合によっては、丘が氷河の流入経路に沿って鎖状になっているように見える。丘は、窒素氷が浅くなりすぎる場所で動けなくなると、対流のない地域に集まることもある。^[29]

平原には窒素氷の破砕と昇華によって生じたと考えられる多数のピットがあり、これらのピットは対流細胞の縁にも集まっています。^{[5]ピットの底は暗い場合が多く、これは昇華した氷が残した}ソリンの蓄積を表している可能性があります。または、ピットが氷を貫通している場合は、平原の下に暗い基質があることを表しています。対流細胞が明らかでない平原の領域では、ピットの数が多くなります。

スプートニク平原の北西部は、混沌としたブロック状の山脈であるアル・イドリース山脈に接しており、この山脈は、隣接する水氷高地が平原に崩壊して形成された可能性がある。^[5]

南西部では、平原は地表から1.6km (0.99 mi; 5,200 ft) ^{[30]の高さの}ヒラリー山脈と、さらに南には地表から3.4km (2.1 mi; 11,000 ft) ^[31]の高さのテンジン山脈に接している。これらの山々も混沌としたブロック状の特徴を持っている。山々は、 1953年5月29日に地球上で最も高い山であるエベレストの頂上に到達した最初の登山家であるニュージーランドの登山家サー・エドモンド・ヒラリーとネパールのシェルパ族の登山家テンジン・ノルゲイにちなんで名付けられました。 ^[32]盆地のいくつかの丘陵群は宇宙船にちなんで名付けられています。たとえば、「コレタ・デ・ダドス」は、宇宙に打ち上げられた最初のブラジルの衛星にちなんで名付けられています。^[33]

テンジン山脈のすぐ南西には、中央に窪みがある大きな円形の山、ライト山がある。この山は氷火山である可能性があるとされている。^{[34] [35]}

スプートニク平原という非公式の名前は、ニューホライズンズのチームが2015年7月24日の記者会見で初めて発表した。平原とは、標高の高い平坦な地域（台地）のことである。 2016年初頭に地形データが分析されたとき、^[36]スプートニクは実際には盆地であることが明らかになり、その年の後半に非公式の名前はスプートニク平原に変更された。^{[4] [37]この名前はまだ}国際天文学連合（IAU）に採用されていなかったため、非公式であった。2017年9月7日、この名前はトンボー地域と他の12の近くの地表地形の名前とともに正式に承認された。^[38]

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