水星にはいくつの月があるのでしょうか? (更新)

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2016年1月1日

by Fraser Cain , Universe Today

太陽系の衛星を縮尺して表示したモンタージュ。 Credit: planetary.org

太陽系の事実上すべての惑星には月があります。 地球には月があり、火星にはフォボスとダイモスがあり、木星と土星にはそれぞれ67個と62個の正式に名付けられた月があります。 ヘック、最近降格した矮小惑星冥王星でさえ、カロン、ニックス、ヒドラ、ケルベロス、スティクスの5つの衛星が確認されている。 そして、243アイーダのような小惑星でさえ、その周りを衛星が回っているかもしれない(この場合、ダクチル)。 しかし、水星はどうだろう。

月が太陽系にこれほど多く存在するなら、なぜ水星にはないのだろう? そうです、太陽に一番近い惑星に衛星がいくつあるかと問われれば、それが簡単な答えでしょう。 しかし、その答えには、他の惑星が月を獲得した過程を調べ、それが水星にどのように当てはまるか(あるいは当てはまらないか)を見る必要がある。 これらの原因は、天文学者や物理学者が何十年にもわたって太陽系のさまざまな衛星を研究し、その軌道や組成を学んできたおかげで決定されたものです。

人工衛星の原因:

まず、惑星を周回する惑星円盤から人工衛星が生まれることがあります(星の周りの原始惑星円盤と同じようなものです)。 この場合、円盤は次第に合体して大きな天体となり、静水圧平衡(球形化)するほどの質量があるかどうかは別として、球形になる。 木星、土星、天王星、海王星は、こうして大きな衛星を獲得したと考えられている。

第二に、小さな天体が大きな天体の重力にとらえられることによって、衛星が獲得されることがある。 これは、火星の衛星であるフォボスとダイモス、および木星、土星、海王星、天王星の小さくて不規則な衛星が関係していると考えられている。 また、海王星の最大の衛星トリトンは、かつてカイパーベルトから放出された海王星横断物体(TNO)で、海王星の重力に捕獲されたと考えられています。 これは、45億年前に火星サイズの天体(しばしばテイアと呼ばれる)が衝突して、月が形成されたと広く考えられている。

ヒル球:

ロシュ球とも呼ばれるヒル球は、天体の周りで衛星の引力が支配的な領域である。 この領域の外縁はゼロ速度面を構成する。これは、あるエネルギーの物体が表面上でゼロ速度になるため、それを越えることができない表面を意味する。

言い換えれば、ヒル球は、より質量の大きい天体(親星など)からの摂動に対して、より小さい天体が影響を受ける重力圏を近似したものである。

この完璧な例が地球で、太陽の圧倒的な重力に直面しても、月は地球のヒル球の中で回っているので、その軌道を維持することができる。 残念なことに、これが水星に自前の月がない理由である。 断じて、月を作ることも、月を捕らえることも、軌道上に放出された物質から月を獲得することもできないのだ。

水星の大きさと軌道:

水星の大きさ(太陽系で最も小さい惑星)と太陽に近いことから、重力が弱すぎて(そして丘球が小さすぎて)自然の衛星を保持することはできない。 基本的に、もし今日、大きな天体が水星に接近して、実際に水星のヒル球に入ったとしても、代わりに太陽の重力に吸い上げられる可能性が高い。 これは太陽風と軽い物質の凝縮半径によるもので、水素やメタンなどの微量物質は水星形成時に太陽に近いガス状で残り、その後押し流されたのであろう。

1970年代初頭、天文学者は一時期、水星には月があるかもしれないと考えていた。 NASAのマリナー10号に搭載された観測装置が、水星近傍で大量の紫外線を検出し、天文学者が水星には存在しないと考えていた。 そのため、この放射線は近くの月から来ているのではと考える人もいました。 しかし、その放射線は翌日には消えてしまい、実は遠くの星からきていることがわかったのです。 しかし、水星や金星のような太陽に近すぎる惑星は、衛星を持たない運命にあるようで、太陽から十分に遠く、衛星を維持できるほど大きな丘球を持つ地球に、私たち地球人は幸運にも住むことができたのです。 また、私たちの月を作った巨大な衝突が、はるか昔に起こったことも幸運でしたね。

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