太陽系は殻に包まれている？　宇宙について人類が知らない5つの謎

太陽の磁場はなぜ生まれる？

マイケル・アランダ氏：当然のことですが、我々人類は、宇宙調査の経験は浅いですが、太陽系に関してはすでにたくさんのことを知っています。

無人宇宙探査機や宇宙飛行士や彗星を送ってきました。それにより太陽系がどのような形をしているか、なにによって構成されているのか、さらにはそれらの温度や大気など、多くのことがわかっています。

しかしさらにすごいものはなにかご存知ですか？　「我々が知らない事柄」です。

実際のところ、この宇宙内の一部分に関して我々がわかっていないことは膨大にあるのです。それではいくつかの、太陽系に関する未解明なミステリーを見ていきましょう。

1つ目は「太陽の磁場」です。

いたるところにある磁場ですが、それは帯電した粒子の動きにより生じます。地球で見てみると、地球の核外部の中深くを流れる帯電した粒子の流れが磁場を生じさせ、それにより方位磁針は北を向くようになりますし、その磁場は危険な太陽放射から我々を守ってくれるのです。

ご存知の通り、太陽にも磁場があります。驚くべきことではないかもしれません。結局、太陽も原形質、つまり電子とイオンが別々に存在して動き回ることのできる、一種のガスでできています。それこそが磁場のレシピです。

しかし、我々はそれが実際どのように働くのか、どのように形作られるのか、わかっていません。それは太陽の表面上で始まるのか、太陽の内部深くで始まるのか？　異なる層は互いにどのように影響しあうのか？

この問題の根底に辿り着くことは、太陽面爆発や北極光について、そして宇宙飛行士が火星に行くまでに対処しなければならない放射線に至るまでを理解するのを助けてくれるでしょう。それに、ほかの星の磁場がどうかを予測する助けにもなるでしょう。

太陽の11年周期

それよりも、太陽の磁場の秘密を解明することは、私たちの星がなぜこんなにも不安定なのかを知る助けになるのです。太陽には11年の周期があります。この周期のピークには太陽はさらに明るくなり、さらなる太陽面爆発と太陽黒点が見られます。

我々はこのピークを「太陽極大期」と呼びます。これで興味深いのは、太陽の磁場がこの周期中に変化する様子です。太陽極大期に近づくにつれて、太陽の磁場のラインがどんどん荒れてきます。

そして「コロナ質量放出」として知られる連続する爆発が起こり、再び滑らかになります。

一番わかりやすい方法は、地球のように太陽の磁場の力線が極から極に流れるのを確認することです。しかし、太陽は回転していますので、力線は綿菓子のように巻きついてしまいます。結果的にそれらの力線は伸ばされ引っ張られすぎるので、輪ゴムのように「切れて」しまうのです。

それが爆発を生み出し、磁場は始めの落ち着いた状況に戻ります。しかしこれらすべては、太陽の表面上で観察できることにすぎません。このような現象がどのように表面下で形成されているのかはわからないのです。

もしかしたらそれは太陽の外側の層と下部の間で、熱湯の入ったポットのように、熱の対流が撹拌されて起きるのかもしれません。または熱の対流そのものの動きによって生じているのかもしれません。

我々がはっきりと、磁場がどこから生じているのかを理解するにはまだ到底至っていません。それを知るには深くまで調べなければならないのです。

金星の気温が高すぎるのはなぜ？

次に太陽から少し離れて、金星について話しましょう。

金星はずっと不可解な星です。地球の双子と称されてきました。だいたい同じような大きさですし、太陽圏の液状の水が存在できる、いわゆる可住圏内にあります。しかし、そんなに似ていないことがわかっています。

多くの面で金星は地球の、悪魔のような双子の片方と言えるのです。金星には手加減なしの、時速300キロの嵐が起きていて、さらには手に負えない温室効果により、その平均気温は摂氏462度もあるのです。それは鉛を溶かすのに十分な温度です。

では、なぜ金星はこれほどまでに地球とは異なるのでしょう？　どのように温室効果が引き起こされたのでしょう？　我々は現在その温室効果がなにによって起こるのかは理解しています。金星の大気の95パーセントは二酸化炭素であり、それは強力な温室効果ガスです。そのガスは地球の気候変動の原因となっているのです。

地球の大気に含まれている二酸化炭素がたったの0.04パーセントだということを考えると、なぜ95パーセントという数字が問題であるのかがわかると思います。

そこで疑問なのが、なぜ金星にはそれほどまでの二酸化炭素があるのかということです。科学者たちは金星が昔地球にとても似ていて、水もあり、二酸化炭素もそこまで多くなかったと考えています。

しかしある時、気温の上昇により水分が蒸発し、水蒸気は強力な温室効果ガスでもありますから、さらに気温が上がってしまったのです。ついには石のなかにあった炭素がでてくるまでに気温が上昇し、それにより大気が二酸化炭素でいっぱいになってしまったのです。

そこで知りたいのは、「気温の上昇のきっかけはそもそもなんだったのか」ということです。初めから二酸化炭素が多すぎたのでしょうか？　太陽に近すぎたのでしょうか？　それともなにか壊滅的な出来事があったのでしょうか？

どのようにでも想像できるでしょう。金星についてはたくさんの疑問がありますが、人類は今までにたった3回しか特務飛行を行っていません。ですからさらなる探検が必要です。

将来の特務飛行では、大気を研究することにより天気のパターンがよりよくわかり、各層でどのような化学反応が起きているのか分かるようになるかもしれません。ホットスポットを探して最近火山活動があったかを知ることもできます。過去の生命を探して、金星の地質について研究もできるでしょう。

天王星の嵐の謎

次は、ほかにも嵐が起きている場所について紹介します。太陽系の外側のほうにある「天王星」です。

あなたが雷嵐に捕まってしまったら、不愉快で不快に感じるでしょう。しかしそのような嵐は、残りの太陽系で起きている嵐と比べれば、なきに等しいと言えるでしょう。

嵐に関して言えば、長い間天王星はそれほど狂気的とは思われてきませんでした。しかし2014年になり、天文学者たちは驚きました。天王星に、巨大なメタンの嵐の集団がたくさんあるのを発見したのです。

それ以前は、その他の惑星で生じている嵐は太陽からのエネルギーにより生じているのだと思われていました。しかし、太陽エネルギーは天王星の場所ほど遠く離れた惑星にとっては十分でありません。それに、我々が知る限りでは、そのような巨大な嵐を引き起こすエネルギー源はほかにありません。

科学者たちが確かだと考えているのは、太陽を原因とした嵐が高いところから始まるのに対し、天王星の嵐は大気の低いところから始まっているということです。それ以外のことや原因は不明のままです。

もしかしたら天王星の中心部は予想とまったく違うのかもしれません。大気は外から見るよりもっと動的で、そのような嵐に力を与える熱量を生み出しているのかもしれません。我々が思うよりずっと暑いかもしれません。惑星内に大気の層が熱を閉じ込め、表面の大気を下げ、本当の中心部の気温を隠している可能性もあるのです。

異なる大気の部分がどのように相互に関わるのかに、秘密が隠されているのかもしれません。現段階ではなにもいうことはできません。最低限言えるのは、これらの嵐は我々に天王星は奥深いということを教えてくれているということでしょう。

太陽系は殻に包まれている？

次に、我々の愛する惑星を超えて、「カイパーベルト」についてお話ししましょう。

カイパーベルトは凍った水、メタン、アンモニアでできた円盤です。

それは太陽から30AU（天文単位）離れた海王星の軌道から始まって、太陽から50AU離れたところまで続いています。

カイパーベルトには大きなミステリーが1つあります。そのベルトは50AUのところに来ると、なくなっているのです。突然切れているので、天文学者たちはそれをカイパークリフ（カイパーの崖）と呼んでいます。

これは解説するのが難しいのですが、いくつかの予測は可能です。もしかしたらベルトは本当は続いているのに、物体が小さすぎて我々には見えないのかもしれません。しかしそうであるなら、太陽系の成り立ち方について我々が知るところと相反します。

複雑な外惑星の軌道の相互作用のため、なんにせよそのような距離にある物体は再び大きくなると考えられるのです。もっとおもしろい考え方をするなら、まだ見つかっていない惑星の重力に引かれて、その物体が引っ張られてしまっているのかもしれません。

そのような惑星があった場合それは太陽系の9つ目の惑星となり、大きさは地球や火星くらいでしょう。しかし悲しいことに、そんなに遠くにあるものはなかなか見えないので、その答えを知るにはもう少し待たなければならないかもしれません。

カイパーベルトはとても遠くにあります。しかし、太陽系の中の一部でさらに遠いものがあります。それは「オールト雲」です。我々の描く太陽系は平らな円盤状です。しかし天文学者たちは長きにわたり、円盤は球状の殻に囲まれているという仮説を立ててきました。

この殻がオールト雲で、氷の岩でできているとされ、その氷は水、メタン、エタン、一酸化炭素、シアン化水素などの嫌な物質で形成されています。それは太陽から2光年にもわたって広がっているのです。

なぜそんなことを予測できるのでしょうか？　なぜなら、時々長周期の彗星を見ることができるからです。そのような彗星の軌道は200年以上長く、我々がその道を辿ると、すべての方向のずっと先からやってきたことがわかるのです。

どのように太陽系が出来上がるのかを示す数学上のモデルも、その雲が存在することを示しています。初期の太陽系の乱雑した状態が、現在我々の知る円盤状に倒れ、我々は小さな氷状の物体が、木星やほかの巨大なガスの重力により殻の外に投げ出されると予測できます。

しかし、その存在自体に疑問が生じないとしても、オールト雲を実際に観察できたことはありません。非常に遠く、光がほとんどないため、我々の技術では見ることができないのです。それゆえ現状ではその存在を証明するすべはありませんし、もし存在したとしても大きさはどうでしょうか。

これらの神秘は自分の天体の入り口にあり、そんなに遠くに行かなくてもわからないことがたくさんあるということを示しています。これら5つの神秘は始まりにすぎないのです。