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「地球生まれの宇宙人」が思うこと

宇宙や歴史に思いをはせて「自分」を見つめたいと思います

ケプラー186f

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ケプラー186fとは、アメリカ航空宇宙局NASAが2009年に打ち上げた
宇宙望遠鏡「ケプラー探査機」が発見した惑星です。
この惑星は2014年3月19日に発見され、
4月17日に一般に公開(アメリカ科学誌サイエンス)されました。

 

ケプラー186fの直径ですが、だいたい地球の1.1倍らしいです。

絵で見るとだいたいこのくらいの違いです

これだけじゃわかりにくいと思うので実際に計算してみました。

地球の直径というのはだいたい12700kmくらいです。

なのでこれを1.1倍しますと13900kmとなります。

これをどうにかしてわかりやすい表現にしようと思いまして

この差の例を考えてみました。

 

この差というのは先ほどのケプラーの直径と地球の直径を引き算した値で答えは1200kmになります。

これを別のものの長さで表現しますと、

こちらの日本地図の北海道の一番上のあたり…つまり稚内市から東京の中心までをつなぐ直線の距離、これがだいたい1200kmです。直径の差はだいたいこのくらいということになります。

次にこのケプラー186fは地球型惑星の可能性があるということです。

地球型惑星というのは、主に岩石、まあ隕石などの岩でできているか

金属など、まあほとんどは鉄ですね。これらで出来ている惑星のことです。

このような岩石や金属でできている地球型惑星の例をあげますと、

もちろん地球も含まれていますが、その他にも金星、火星、水星なども同じく地球型惑星に入ります。

この地球型惑星であるという事から岩石か金属でできるのがわかるので

そこからケプラーの重さを推測する事が出来ます。

まずこのケプラー186fが100%、完全に岩石のみで構成されているの場合を考えてみます。

このとき地球の質量の0.27倍となります。

なぜ0.27倍なのかについてはインターネットから拾った内容を使って計算しています。

あとは地球の質量がわかれば推測が出来ます。

地球の質量というのは6.0×10^24kgです。なのでこの地球の質量に0.27をかけると

1.6×10^24kgとなります。10^24というのは10を24回かけ算した数です。

つまり1.6の後に0が24続く事になります。

これを実際に数値にするとーこのくらい大きな値になります。

ここまで大きいと単位が分からなくなる方もいると思うのでこちらで調べてみたいと思います。

(いち じゅう ひゃく せん まん おく ちょう けい がい じょ)

つまり1じょ6千垓kgとなります。

 

この重さ1.6×10^24というのを何か別の身近なもので表現したかったのですが、

あまりにも大きすぎる値だったのでなかなか表現出来ませんでした。

ここでわたしが例に使ったのは地球で一番重い生物でこの生物が何頭いたら

岩石のケプラーと同じ重さになるかというのを計算してみました。

シロナガスクジラと同じです。

シロナガスクジラの重さは約200t。つまり200000kgの重さです。

この生物を使って岩石で構成されているケプラー186fというのはシロナガスクジラ何頭分なのかというのを計算してみました。先ほどのケプラーの質量にシロナガスクジラの200000kgを割り算すると

値は8×10^18頭。つまり8の後ろに0が18個つながります。

つまり(指で数えて いち じゅう ひゃく….)ということでシロナガスクジラ800京頭分の重さが岩石でのケプラー186fの重さになります。

 岩石だけでできた惑星だった場合なのですが、次は100%金属(鉄)でできた惑星だと地球の3.77倍となります。

なので地球の質量に3.77をかけてみますと

2.3×10^25kgとなります。これの値を出すとこうなります。岩石のときの数よりも14倍ほど大きくなっています。ということはシロナガスクジラで表すとさきほどの800京頭を14倍したくらいの重さになる事が分かります。

 

次のケプラー186f特徴ですが、この惑星には季節というのが存在しません。

地球というのは太陽を中心として回っているのですが、地球は楕円状回っていて

冬と夏の時の太陽との距離が違うから温度が変わり季節がおこる。

このように考える人がよくいるんですが、この考え方はじつは間違えなんです。 

季節の変化に大事になのは本当は日光が当たる角度と時間です。

地球というのは地軸があって少し傾いた状態で回っています。

そうすると日光に当たる範囲が変わってしまいます。

そうなると図のように日光が当たる面積が変わってしまいます。

面積が小さいところに集中してあたるだけ光が強くなり温度は上昇します。

逆にあたる面積が大きい分だけ光が弱くなります。

こうして温度というのが変化してそれに応じた季節というのができるわけですね。

この地軸というのがもし無かったらあたる面積は一定なので

先ほどいった距離によって温度変化があると言えます。

 

それではケプラー186fには季節ないという理由について説明したいと思います。

ケプラー186fは太陽を中心として円状に公転していてどこからもほぼ同じ距離であると言われています。

そしてこのケプラーには地軸のような傾きがありません。なので日光のあたる面積が常に一定で温度の変化というものはありません。

季節は存在しないという事になります。

正確には季節がないのではなく地球で言う春、夏、秋、冬のような四季のうちひとつが

常に続いているというような状況になっているということです。

 

次に4つ目のケプラー186fの特徴なのですが、

ハビタブルゾーンというところで見つかったという事です。

ハビタブルゾーンとは宇宙の中で生命が誕生するのに適した環境がある領域のことです。

この領域で見つかったということがこの惑星が一番注目されたポイントなっています。

ハビタブルゾーンにあるとどのような環境であるかということが大きく分けると二つ推測することができます。

その環境の一つ目ですが、まず生命が存在出来る温度状態にあるということ。

それについて説明しましょう。

まずケプラー186fというのは最初の方で話した通り直径が地球の1.1倍と非常に形が似ている惑星です。

このように地球と形が近い惑星の主な特徴として岩石質、つまり地球型惑星のような構成であるということと厚い大気を持っていると言われています。この厚い大気があると温室効果が働いて温度を保つことが出来ます。 

実際に温度を地球の日本の温度に絞ってケプラー186fと比較してみたいと思います。

地球は表面温度、簡単に言うと太陽などの影響を受けていない状態の惑星そのものの温度のことです。

これが14.9℃、最高気温が高知県で41.0℃、最低温度が富士山頂の−30.2℃なのですがこれは人間が住んでいる場所ではないので省いて次に低い気温の北海道旭川市で計測された−22.5℃とします。

そのとき平均の温度はだいたい9.5℃となります。

それに比べてケプラー186fは表面温度が−93℃と非常に冷たい惑星です。

しかしこの惑星は実際だと0℃から20℃前後と言われています。

その平均の温度もだいたい10℃くらいとなります。

なぜこんなに平均温度は似ているのでしょうか。

ここで大事になってくるのはもちろん太陽光なのですが、

もう一つ非常に大事になってくるものがあります。

それは厚い大気があって温室効果が働いているということです。

この温室効果というのは、地球温暖化などの話のときによく聞いた事があると思いますが

二酸化炭素CO2,メタンCH4,亜酸化窒素N2Oなどによって温暖化される事です。

温室効果ガスはそれらの物質をまとめた大気の総称のことです。

これから考えられるのは、ケプラー186fが地球よりも二酸化炭素やメタン、亜酸化窒素が多く、温暖化が進行しているとあの表面温度でも平均温度は同じくらいになっていてもおかしくないと考えられます。

それとハビタブルゾーンによって言えるもう一つのことが海が存在するという事です。

海がある惑星というのは太陽系に地球しかありません。

海が存在するには温度が0℃より高く100℃より低くなければなりません。

もし100℃より高いと、海の水というのは蒸発し、水蒸気となってしまいます。

そうすると結果的に海はなくなってしまいます。

逆に温度が0℃より低いと、海の水は凍り付いて氷海になってしまいます。

ですがケプラー186fの温度は先ほどの情報から平均温度10℃なので

蒸発や凍り付く事が無く液体を維持出来るので海が存在すると言えます。