金星について

(以下は『惑星地質学』東京大学出版会から抜粋)

金星は、地球から見ると太陽と月に次ぐ明るさのため、古代から崇められ関心を集めてきた。

初めて望遠鏡で観測したのはガリレオで、1610年のことだった。

金星は、地球に最も近い惑星である。

半径と質量はそれぞれ地球の0.95倍と0.82倍で、平均密度もほぼ同じだ。

そのため、内部構造も地球と同じと推定されている。

その一方で、地球と違う点もある。

海洋が存在せず、固有磁場がなく、衛星もない。

金星でまず目につくのは、全面を覆う厚い雲である。

高度50~70kmに濃硫酸の雲があり、太陽光をよく反射する。

このため、可視光で見るとのっぺらぼうに見える。

雲より下を観測するには、電波などを使うか、探査機を送り込むしかない。

紫外線を使って雲を観測した結果、約4日で金星を1周する高速の風が吹いていると分かった。

気象学の常識を覆すほどの高速風であるため、最初は疑問視されたが、探査機で存在が確認された。

気象学の常識では、地面の速度を超える風は吹かないと考えられていた。

金星では、自転速度の60倍に達する風が吹いている。

このメカニズムの解明を主目標に、日本の探査機計画(VCO計画)が2010年の打ち上げ予定で進められている。

VOC計画の目玉の1つは、近赤外線を使って雲頂より下にある大気を観測することだ。

金星は、地球の100倍の大気をまとっていて、大気圧は92barである。

大気のほとんどは二酸化炭素(96.5%)で、地球大気の主成分である窒素は3.5%にすぎない。

大気中の水蒸気量は30ppmvで、すべてを雨として降らせると星全体を30mmの厚さで覆う水になる。

この水量は、地球の10万分の1だ。

現在は微量しかない水だが、昔はそれなりの量があった。

大気の水素同位体の組成を調べると、重水素がとても多い。

大気中の軽い成分は、エネルギーを与えられると宇宙空間に流出することがある。
水素が流出すると、同位体組成は重い成分が濃集する。

「金星に水が少なく、重水素が多いのは、かつて大量に存在した水が分解され、水素が宇宙空間に流出したため」と、整合的に説明できる。

金星の地表は、ソ連の送り込んだ4機の探査機によって撮影された。

そしていずれの地点も、岩が転がる荒涼とした景色だった。

探査機の分析では、地表の物質は地球の玄武岩に似た組成だ。

地表の平均温度は735K(462℃)もあり、鉛が溶けるほどである。

そのため探査機の寿命は、最長でも2時間7分だった。

この高温は、分厚い大気による温室効果と考えられている。

分厚い大気は熱容量も大きいため、地表温度は昼夜・緯度・季節によらず一定と考えられる。

地表は薄皮のような地殻に覆われていて、その下には厚いマントル層がある。

これにより、地表はさまざまな運動の痕跡がある。

1989年に打ち上げられたNASAの探査機マゼランは、金星を周回しながらレーダーで100mの解像度で地表を撮像し、重力場のデータも取った。

最初のサイクルで地表の84%を撮り、全3サイクル(24ヵ月)で地表の98%を撮った。

一部エリアは複数サイクルで撮ったが、大規模な地表の動きは見られなかった。

マゼランは、高度測定用のアンテナも備えており、高度50mの精度で地形を測定した。

その結果、多様な運動の痕跡があるが、長いこと変動がない事が分かった。

つまり、火山活動などは短期間に集中して起き、その後は大した変動が起きていない。

大型火山の標高は低く、地球よりもマントル上昇流のサイズが小さいのかもしれない。

金星では厚い大気により、小さな隕石は大気中で燃え尽きてしまう。

このため、直径2km以下のクレーターは少ない。

クレーターの総数は940で、5億年ほど前に出来たものと推測される。

金星のテクトニクス研究の鍵は、地表変動の痕跡が「全体に一様に分布していること」である。

5億年ほど前に、一斉に火山が膨大な溶岩を噴出して、現在の平野を形成したと考えられる。

この仮説を『大規模一斉更新説』という。
この時に古いクレーターを消滅させたらしい。

(以上は2016年10月24日に作成)

(以下は『ウィキペディア』からの抜粋で
2011年1月16日にノートにとったものである)

金星は、太陽から2番目に近い惑星である。

太陽系内で大きさと平均密度が最も地球に似ている星。
このため「地球の姉妹惑星」とも表現される。

また、最も真円に近い公転軌道を持っている。

地球からは明け方と夕方のみ見え、太陽、月に次いで明るく見える。

明け方は「明けの明星」、夕方は「宵の明星」と、別々に扱われてきた。
最大時で3時間程度見える。

大気は、二酸化炭素を主成分とし、わずかに窒素を含む。

大気圧は高く、地表で90気圧もある。(地球の水深900mに相当する)

二酸化炭素による温度効果のため、地表では平均で464℃に達する。400℃を下回ることはない。

熱による対流のため、夜でも地表の温度にあまり差はない。

かつては地球も二酸化炭素がほとんどだったと考えられており、金星は海が形成されなかったため地球のようにならなかったとの説が有力である。

海が出来るとそこに二酸化炭素が吸収され、そこから岩石に吸収されることで二酸化炭素が減少する。

金星の空は、最上部では時速350kmもの風が吹いており、4日で金星を一周している。これは自転速度より早く、 「スーパー・ローテーション」と言われる。
秒速で100mになる。

しかし地表では、時速数kmの風で、秒速で最大1mだ。
とはいえ大気圧が高いため、強力に風化作用が働く

なぜスーパー・ローテーションが起きるかは分かっておらず、金星最大の謎の一つである。

金星では、二酸化硫黄の雲から硫酸の雨が全体を覆っている。
しかし雨は地表に届くことはない。
(※何か不思議な話である)

金星の自転は非常にゆっくりで、1日が地球のおよそ117日にあたる。

さらに地球とは反対方向に自転している。

地軸はほぼ垂直で、そのため季節変化はほとんどないと考えられている。

地球の接近周期とシンクロしており、接近周期は金星の5,001日ごとである。

金星の地形は、大きな平らの高地が2つあり、イシュタル大陸はオーストラリア位の大きさ、アフロディーテ大陸は南アメリカ位の大きさである。

イシュタル大陸には高さ11kmのマクスウェル山もある。

なお探査機マゼランのデータに基づく地形図は、起伏を10倍に強調したもので、金星は起伏に乏しいとされている。

ノーベル賞をとったアレニウスは、金星は湿原であると主張し、これがかなり支持されていた。
ところが1920年代に、光学分析によって大気にほとんど水がないと判った。

金星の雲は反射能力が高く、レーダー等を使用しないと地表を見られない。
(※肉眼では地表は見えない)

このため1989年のマゼラン探査までは、地表を詳しく調べられなかった。

探査機が地表に到着しても高い気圧のために押し潰され、1時間位しか通信できなかったのである。

高度が50~65kmになると、気圧、温度が地球とほぼ同じになるので、将来は植民できるとの意見もある。

重力は地球の90%で、ほぼ同じである。

アメリカのマリナー2号の探査において、マイクロ波測定で地表の温度が約500℃であることを突き止めた。

これによりアメリカは関心を失ったが、ソ連は逆に関心を高めたと言われる。

ソ連のベネラ14号以後は、金星にどの探査機も着陸していないが、生命の存在がないからだと言われている。(※その後にベガも着陸している)

一般的に金星よりも火星のほうが関心が高い。
日本も金星向けだった「のぞみ」を、急きょ火星行きに変更した。

◎金星探査の歴史

ソ連の初の金星探査機打ち上げは1961年2月4日だが、これは失敗に終わった。

ソ連はその後に何度も失敗し、ベネラ4号(1967年6月12日の打ち上げ)で初めて金星に着陸カプセルを投下した。
しかし高度25kmで通信が途絶した。

アメリカは、探査機のマリナー1号を1962年7月22日に打ち上げたが、打ち上げの失敗で終わった。

マリナー5号は、1967年6月14日に打ち上げられ、10月19日に金星の4000km地点を通過した。

マリナー10号は73年11月3日に打ち上げられ、74年2月5日に金星の5768km地点を通過し、水星へ向かった。

ソ連のベネラ9号(1975年6月8日に打ち上げ)は、10月22日に史上初で金星に着陸し、地表を撮影した。

ベネラ10号(1976年6月14日に打ち上げ)は、10月25日に再び地表を撮影した。

アメリカは、パイオニア・ヴィーナス1号を1978年5月20日に打ち上げ、金星の周回軌道へ投入させた。
これは1992年8月まで稼動した。(※長期にわたるのは凄いと思う)

パイオニア・ヴィーナス2号は、78年8月8日に打ち上げられ、金星に投入したが、68分後に通信途絶してしまった。

ベネラ13号は、1981年10月31日に打ち上げられ、ベネラ10号以来で地表の撮影に成功。さらに表土の分析を行った。

ベネラ14号は、81年11月4日に打ち上げられ、再び地表の撮影と分析を行った。

ベネラ15、16号は、83年6月に打ち上げられ、金星の周回軌道に投入し、84年7月まで稼動した。

ソ連のベガ1&2号は、1984年12月に打ち上げられ、金星に着陸機と気球を収めたカプセルを投下し、ハレー彗星へ向かった。

アメリカのガリレオは、1989年10月18日に打ち上げられ、金星の近くを通り、木星へ向かった。

アメリカのマゼランは、90年5月4日に打ち上げられ、金星の周回軌道に入り、94年10月まで稼動した。

アメリカのカッシーニは、97年10月12日に打ち上げられ、金星の287kmの地点を通り土星へ向かった。

アメリカのメッセンジャーは、2004年8月3日に打ち上げられ、07年6月5日に金星の338kmの地点を通り、木星へ向かった。

ESAのビーナス・エクスプレスは、2005年11月9日に打ち上げられ、金星の周回軌道に投入された。

日本のあかつきは、2010年5月21日に打ち上げられ、金星の周回軌道に投入されたが、失敗に終わった。

(以上は2024年12月14日に追記)


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