スーパーアース
地球と海王星と比較したスーパーアースCoRoT-7b （中央）の推定サイズのイラスト

スーパーアースは、地球よりも質量が大きい太陽系惑星の一種であるが、太陽系の氷巨星である天王星と海王星（それぞれ地球の14.5倍と17.1倍の質量）の質量より大幅に小さい。[ 1 ] 「スーパーアース」という用語は惑星の質量のみを指し、表面の状態や居住可能性については何も示唆しない。質量スケールの上限に位置する惑星については「ガス矮星」という別の用語の方が正確かもしれないが、「ミニネプチューン」という用語の方がより一般的である。

意味

スーパーアース系外惑星LHS 1140bの想像図[ 2 ]

一般的に、スーパーアースはその質量によって定義される。この用語は、温度、組成、軌道特性、居住可能性、または環境を意味するものではない。情報源は一般的に、その上限が地球の10倍[ 1 ] [ 3 ] [ 4 ] （太陽系で最も質量の小さい巨大惑星である天王星の質量の約69% ）であることで一致しているが、下限は1倍[ 1 ]または1.9倍[ 4 ]から5倍[ 3 ]まで様々であり、一般メディアでは様々な他の定義が登場している。[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] 「スーパーアース」という用語は、地球型惑星（地球半径の0.8倍から1.2倍）よりも大きく、ミニネプチューン（地球半径の2倍から4倍）よりも小さい惑星を指すために天文学者によっても使用される。[ 8 ] [ 9 ] この定義はケプラー宇宙望遠鏡のスタッフによって行われました。[ 10 ]

さらに、一部の研究者は、スーパーアースという用語は、大気がほとんどない岩石惑星、または大気だけでなく固体表面や液体と大気の境界がはっきりした海を持つ惑星に限定されるのではないかと示唆している。太陽系の4つの巨大惑星にはそのような惑星はない。[ 11 ] 地球の10倍以上の質量を持つ惑星は、主に岩石と氷でできているか、主にガスでできているかによって、巨大固体惑星[ 12 ] 、[メガアース] 、[ 13 ]、 [ 14 ]、または巨大ガス惑星[ 15 ]と呼ばれている。

歴史と発見

地球と比較したスーパーアースケプラー10b （右）の推定サイズのイラスト

初め

ケプラー惑星候補の大きさ– 2013年11月4日現在、2,036個の恒星を周回する2,740個の候補惑星に基づく（NASA）

最初のスーパーアースは、1992年にアレクサンダー・ウォルシュチャンとデール・フレイルによってパルサーPSR B1257+12の周囲で発見されました。この系の2つの外側の惑星（ポルターガイストとフォベター）は、質量が地球の約4倍で、ガス惑星としては小さすぎます。

主系列星を周回する最初のスーパーアースは、2005年にエウジェニオ・リベラ率いるチームによって発見されました。グリーゼ876を周回しており、グリーゼ876dと命名されました（この系では、以前にも木星サイズのガス巨星が2つ発見されていました）。推定質量は地球の7.5倍で、公転周期は約2日と非常に短いです。グリーゼ876dは主星（赤色矮星）に近いため、表面温度は430～650ケルビン[ 16 ]に達し、液体の水が存在するには高温すぎる可能性があります。[ 17 ]

居住可能領域で初めて

2007年4月、スイスを拠点とするステファン・ウドリー率いる研究チームは、グリーゼ581惑星系内に2つの新たなスーパーアースを発見したと発表した[ 18 ]。どちらも恒星のハビタブルゾーンの端に位置しており、表面に液体の水が存在する可能性がある。グリーゼ581cは少なくとも地球の5倍の質量を持ち、グリーゼ581から0.073天文単位（680万マイル、1100万キロメートル）離れているため、グリーゼ581のハビタブルゾーンの「温かい」端に位置し、平均気温（大気の影響を考慮せず）は-3℃でアルベドは金星に匹敵し、40℃でアルベドは地球に匹敵すると推定されている。その後の研究で、グリーゼ581cは金星のように 暴走温室効果に見舞われていた可能性が高いことが示唆された。

トランジットするスーパーアースの質量と半径を、他の発見された太陽系外惑星および選択された組成モデルとの関連で示しています。「Fe」の線は純粋に鉄でできた惑星、「H 2 O」の線は水でできた惑星を定義します。2つの線の間、つまりFe線に近い惑星は、固体の岩石惑星である可能性が高く、水線の近くまたは上にある惑星は、ガスまたは液体である可能性が高くなります。太陽系の惑星は、天文学上の記号でラベル付けされてチャートに示されています。

その他（年別）

2006

2006年には、さらに2つのスーパーアースの可能性がある天体が発見されました。重力マイクロレンズ効果によって発見された質量が5.5地球質量のOGLE-2005-BLG-390Lbと、質量が10地球質量のHD 69830 bです。 [ 1 ]

2008

2008年時点で発見された最小のスーパーアースはMOA-2007-BLG-192Lbです。この惑星は、 2008年6月2日に天体物理学者デイビッド・P・ベネットによって国際MOA共同研究グループに発表されました。 [ 19 ] [ 20 ]この惑星は地球の約3.3倍の質量を持ち、褐色矮星を周回しています。重力マイクロレンズ効果によって発見されました。

2008年6月、ヨーロッパの研究者たちは、太陽よりわずかに質量が小さい恒星HD 40307の周囲に3つのスーパーアースを発見したと発表した。これらの惑星は、地球の4.2倍、6.7倍、9.4倍以上の質量を持つ。これらの惑星は、チリの高精度視線速度惑星探査機HARPS（High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher）による視線速度法によって検出された。[ 21 ]

さらに、同じヨーロッパの研究チームは、恒星HD 181433を周回する地球の7.5倍の質量を持つ惑星を発見したと発表しました。この恒星にも、3年周期で周回する木星型の惑星が存在します。[ 22 ]

2009

2009年2月3日、質量が地球の4.8倍、公転周期がわずか0.853日と推定される惑星COROT-7bの存在が発表された。COROT-7bの密度推定値は、太陽系の4つの内惑星と同様の岩石質ケイ酸塩鉱物を含む組成を示しており、これは新たな重要な発見である。 [ 23 ] HD 7924 bの 直後に発見されたCOROT-7bは、 G型以上の主系列星を周回する初のスーパーアースとして発見された。 [ 24 ]

2009年4月21日、地球質量の1.9倍の質量を持つグリーゼ581eの発見が発表されました。これは当時、通常の恒星を周回する太陽系外惑星としては最小であり、地球に最も近い質量でした。軌道距離はわずか0.03 AUで、公転周期はわずか3.15日であるため、生命居住可能領域には入っておらず[ 25 ] 、木星の火山衛星イオの100倍の潮汐加熱を受ける可能性があります[ 26 ]。

2009年12月に発見された惑星GJ 1214 bは、地球の2.7倍の大きさで、太陽よりもはるかに小さく、明るさも低い恒星を周回しています。「この惑星にはおそらく液体の水が存在するでしょう」と、ハーバード大学天文学教授で、この発見に関する論文の筆頭著者であるデイビッド・シャルボノー氏は述べています。[ 27 ] しかし、この惑星の内部モデルは、ほとんどの条件下では液体の水は存在しないことを示唆しています。[ 28 ]

2009年11月までに合計30個のスーパーアースが発見され、そのうち24個はHARPSによって初めて観測された。[ 29 ]

2010

2010年1月5日に発見された惑星HD 156668 bは、最小質量が地球の4.15倍で、視線速度法で発見された中で最も質量の小さい惑星である。[ 30 ]この惑星よりも小さい視線速度惑星として確認されているのは、地球の1.9倍のグリーゼ581eのみである（上記参照）。8月24日、ESOのHARPS装置を使用した天文学者は、太陽に似た恒星HD 10180を周回する最大7つの惑星を持つ惑星系を発見したと発表し、そのうちの1つは、まだ確認されていないものの、最小質量が地球の1.35±0.23倍と推定されており、これは主系列星を周回するこれまでに発見された太陽系外惑星の中で最も低い質量となる。[ 31 ]未確認ではあるが、この惑星が存在する確率は98.6%である。[ 32 ]

全米科学財団は9月29日、グリーゼ581惑星系内で4つ目のスーパーアース（グリーゼ581g）を発見したと発表した。この惑星は最小質量が地球の3.1倍で、0.146 AUの軌道を36.6日周期でほぼ円軌道を描く。この軌道は液体の水が存在できるハビタブルゾーンの中央に位置し、惑星cとdの中間に位置する。この惑星は、カリフォルニア大学サンタクルーズ校とワシントン・カーネギー研究所の科学者らが視線速度法を用いて発見した。[ 33 ] [ 34 ] [ 35 ]しかし、グリーゼ581gの存在は別の天文学者チームによって疑問視されており、現在、太陽系外惑星百科事典では未確認惑星として記載されている。[ 36 ]

2011

2月2日、ケプラー宇宙望遠鏡のミッションチームは、 1235個の太陽系外惑星候補のリストを公開した。この中には、地球とほぼ同サイズ（R p < 1.25 R e）の候補が68個、超地球サイズ（1.25 R e < R p < 2 R e）の候補が288個含まれていた。[ 10 ] [ 37 ]さらに、54個の惑星候補が「ハビタブルゾーン」で検出された。このゾーンの6つの候補は地球の2倍未満の大きさでした[すなわち：KOI 326.01（R p =0.85 R e）、KOI 701.03（R p =1.73 R e）、KOI 268.01（R p =1.75 R e）、KOI 1026.01（R p =1.77 R e）、KOI 854.01（R p =1.91 R e）、KOI 70.03（R p =1.96 R e）–表6] [ 10 ]最近の研究では、これらの候補の1つ（KOI 326.01）は実際には最初の報告よりもはるかに大きく、高温であることがわかりました。[ 38 ] ケプラーの最新の研究結果に基づき、天文学者のセス・ショスタクは「地球から1000光年以内に」少なくとも3万個の居住可能な惑星があると推定している。[ 39 ]また、この研究結果に基づき、ケプラーチームは「天の川銀河には少なくとも500億個の惑星」があり、そのうち「少なくとも5億個」がハビタブルゾーン内にあると推定している。[ 40 ]

8月17日、HARPSを用いて、居住可能な可能性のあるスーパーアースHD 85512 bと、3つのスーパーアースからなる系82 G. Eridaniが発見されました。[ 41 ] HD 85512 bでは、雲量が50%を超えると居住可能となります。[ 42 ] [ 43 ] それから1ヶ月も経たないうちに、10個のスーパーアースを含む41個の新しい太陽系外惑星が次々と発見されたことが発表されました。[ 44 ]

2011年12月5日、ケプラー宇宙望遠鏡は、太陽に似た恒星のハビタブルゾーン、すなわち「ゴルディロックス領域」内に、初めて惑星を発見しました。ケプラー22bは地球の半径の2.4倍で、地球と太陽の距離よりも15%近い軌道を周回しています。しかし、スペクトル型G5Vの恒星は太陽（G2V）よりもわずかに暗いため、この影響は相殺されます。そのため、表面温度は液体の水が存在できる程度です。

2011年12月5日、ケプラー探査チームは2,326個の惑星候補を発見したと発表した。そのうち207個は地球と同サイズ、680個は超地球サイズ、1,181個は海王星サイズ、203個は木星サイズ、55個は木星より大きい。2011年2月の数値と比較すると、地球サイズと超地球サイズの惑星の数はそれぞれ200%と140%増加した。さらに、調査対象となった恒星のハビタブルゾーン内に発見された惑星候補は48個で、2月の数値より減少した。これは、12月のデータではより厳格な基準が用いられたためである。

かに座55番星とその親星の想像図[ 45 ]

2011年には、かに座55番星の密度が計算され、地球とほぼ同程度であることが判明しました。地球半径の約2倍の大きさで、2014年に水素の大気がほとんど存在しないことが判明するまで、この惑星は最大の惑星でした。[ 46 ] [ 47 ]

2011年12月20日、ケプラーチームは、太陽に似た恒星ケプラー20を周回する初の地球サイズの太陽系外惑星、ケプラー20eとケプラー20fを発見したと発表しました。

惑星グリーゼ 667 Cb (GJ 667 Cb) は、2009 年 10 月 19 日に他の 29 個の惑星とともに HARPS によって発表されました。一方、グリーゼ 667 Cc (GJ 667 Cc) は、2011 年 11 月 21 日に発表された論文に含まれていました。グリーゼ 667 Cc のより詳細なデータは、2012 年 2 月初旬に発表されました。

2012

2012年9月、グリーゼ163を周回する2つの惑星の発見が発表された[ 48 ]。[ 49 ] [ 50 ] 惑星の1つであるグリーゼ163cは、地球の約6.9倍の質量でやや高温であり、生命居住可能領域内にあると考えられていた。[ 49 ] [ 50 ]

2013

2013年1月7日、ケプラー宇宙望遠鏡の天文学者たちは、太陽に似た恒星を周回する地球に似た太陽系外惑星候補（半径地球の1.5倍）であるケプラー69c（旧称KOI-172.02）を発見したと発表した。この惑星はハビタブルゾーンにあり、太陽に似た恒星を周回しており、「地球外生命が存在する有力候補」である可能性がある。[ 51 ]

2013年4月、 NASAエイムズ研究センターのウィリアム・ボルッキ率いるケプラー計画チームは、地球から1,200光年離れた太陽に似た恒星ケプラー62のハビタブルゾーンを周回する5つの惑星を発見しました。これらの新しいスーパーアースは、半径が地球の1.3倍、1.4倍、1.6倍、1.9倍です。これらのスーパーアースのうち、ケプラー62eとケプラー62fの2つの惑星の理論モデルは、どちらも固体、つまり岩石質、あるいは凍った水を含む岩石質である可能性を示唆しています。[ 52 ]

2013年6月25日、欧州南天天文台（ESO）が発表した記録破りの集計によると、理論上は生命が存在する可能性のある距離にある近傍恒星を周回する3つの「スーパーアース」惑星が発見された。これらの惑星は、さそり座にある地球から22光年と比較的近い3つの恒星の一つ、グリーゼ667Cを周回する最大7つの惑星からなる惑星群の一部である。これらの惑星は、いわゆる「ゴルディロックスゾーン」と呼ばれる恒星からの距離でグリーゼ667Cを周回している。この距離では、水は恒星からの放射線によって蒸発したり、永久に氷に閉じ込められたりすることなく、液体として存在するのにちょうど良い温度となる。

2014

2014年5月、以前発見されていたケプラー10cの質量が海王星（地球の17倍）に匹敵すると判定されました。半径2.35 R 🜨で、現在知られている中では主に岩石組成を持つ可能性のある最大の惑星です。[ 53 ] 17地球質量は、「スーパーアース」という用語に一般的に使用される10地球質量の上限をはるかに上回っているため、「メガアース」という用語が提案されています。[ 14 ]しかし、2017年7月、HARPS-NおよびHIRESデータのより慎重な分析により、ケプラー10cの質量は当初考えられていたよりもはるかに小さく、約7.37（6.18～8.69） M 🜨で、平均密度は3.14 g/cm 3であることがわかりました。ケプラー10cの質量は主に岩石で構成されておらず、より正確に決定されたため、ほぼ完全に揮発性物質、主に水でできている世界であることが示唆されています。[ 54 ]

2015

2015年1月6日、NASAはケプラー宇宙望遠鏡によって1000番目に確認された太陽系外惑星を発表しました。新たに確認された太陽系外惑星のうち3つは、それぞれの恒星のハビタブルゾーン内を周回していることがわかりました。3つのうち2つ、ケプラー438bとケプラー442bは地球に近く、岩石惑星である可能性が高いです。3つ目のケプラー440bはスーパーアースです。[ 55 ]

2015年7月30日、天文学と天体物理学誌は、明るい矮星を周回する3つのスーパーアースを持つ惑星系を発見したと発表した。HD 219134と名付けられたこの4惑星系は、地球から21光年離れたカシオペヤ座のM字型の北半球で発見されたが、その恒星のハビタブルゾーン内には存在しない。最も軌道が短い惑星はHD 219134 bで、地球に最も近い既知の岩石惑星であり、トランジットする太陽系外惑星である。[ 56 ] [ 57 ] [ 58 ]

2016

2016年2月、NASAのハッブル宇宙望遠鏡が55 Cancri eの大気中に水素とヘリウム（およびシアン化水素の兆候）を検出したが、水蒸気は検出されなかったことが発表されました。これは、スーパーアース系太陽系外惑星の大気の分析に初めて成功した事例です。 [ 59 ]

2016年8月、天文学者たちは、太陽に最も近い恒星である赤色矮星プロキシマ・ケンタウリのハビタブルゾーン内にある地球サイズの太陽系外惑星、プロキシマbを発見したと発表した。[ 60 ]地球に近いことから、プロキシマbは、現在ブレークスルー・スターショット・プロジェクトによって開発されている恒星間宇宙船スターチップのフライバイ目的地となる可能性がある。[ 60 ]

2018

2018年2月、主星K2-141（EPIC 246393474）を周回する周期0.28日の岩石質超短周期惑星（USP）スーパーアースK2-141bが報告されました。 [ 61 ]別のスーパーアースK2-155dが発見されました。[ 62 ]

2018年7月、 40エリダニbの発見が発表された。[ 63 ] 16光年離れたこの恒星は発見当時最も近いスーパーアースであり、その恒星はスーパーアースを宿す恒星の中で2番目に明るい恒星であった。[ 64 ] [ 63 ] [ a ]

2019

2019年7月、 GJ 357 dの発見が発表されました。太陽系から31光年離れたこの惑星は、少なくとも6.1 M🜨の質量を持っています。

2021

2021年に太陽系外惑星G 9-40 bが発見されました。

2022

2022年、赤色矮星ロス508を周回するスーパーアースの発見が報告されました。この惑星の楕円軌道の一部は、ハビタブルゾーン内にあります。[ 66 ]

2024

2024年1月31日、NASAは約137光年離れた赤色矮星のハビタブルゾーンに位置するTOI-715 bと呼ばれるスーパーアースを発見したと報告した。 [ 67 ] [ 68 ]

太陽系内

太陽系にはスーパーアースと呼ばれる超巨大惑星は知られていない。地球は太陽系最大の地球型惑星であり、それより大きな惑星はすべて地球の14倍以上の質量を持ち、明確な岩石や水面のない厚いガス層を持つ。つまり、それらは地球型惑星ではなく、巨大ガス惑星または巨大氷惑星である。

木星などの巨大ガス惑星の存在が、原始的なスーパーアースが太陽系内部へ移動することを妨げた可能性があるという説がある。[ 69 ]これは、ケプラーが研究した惑星系の半分以上とは異なり、太陽系が太陽の近くにスーパーアースを持たない理由を説明できるかもしれない。[ 70 ]グランドタック仮説もまた、太陽系内に高温のスーパーアースが存在しない理由を説明するために使われてきた。[ 71 ]水星の軌道の内側に小惑星や微惑星がほとんど存在しないという事実から、一部の天文学者は、スーパーアースが太陽の近くで形成され、その近傍を一掃して太陽によって破壊された可能性があると信じている。[ 72 ]

2016年1月、太陽系内に仮説上のスーパーアース9番惑星（プラネット・ナイン）が存在するという説が、6つの太陽系外縁天体の軌道挙動を説明するものとして提唱されたが、この惑星は天王星や海王星のような氷惑星である可能性も推測されている。[ 73 ] [ 74 ] 2019年に発表された改良モデルでは、その質量は地球の約5倍とされている。[ 75 ]この質量の惑星はミニ海王星である可能性が高い。[ 76 ]

特徴

密度とバルク組成

異なる組成の惑星の大きさの比較[ 77 ]

スーパーアースは質量が大きいため、その物理的特性は地球とは異なる場合があります。スーパーアースの理論モデルでは、密度に応じて4つの主要な構成が想定されています。低密度のスーパーアースは主に水素とヘリウム（ミニネプチューン）で構成されていると推定されています。中密度のスーパーアースは、主成分が水（海洋惑星）であるか、拡張したガスの外層に包まれた高密度の核（ガス矮星または亜ネプチューン）を持っていると推定されています。高密度のスーパーアースは、地球や太陽系の他の地球型惑星と同様に、岩石および/または金属でできていると考えられています。スーパーアースの内部は、異なる構成の層に未分化、部分的に分化、または完全に分化している可能性があります。ハーバード大学天文学部の研究者は、スーパーアースの全体構成を特徴付けるための使いやすいオンラインツールを開発しました。[ 78 ] [ 79 ]ダイアナ・バレンシアを中心とするチームによるグリーゼ876 dの研究[ 1 ]では、惑星を検出するトランジット法で測定された半径と当該惑星の質量から、その構造構成を推測できることが明らかになった。グリーゼ876 dについては、岩石惑星と非常に大きな鉄の核を持つ場合の計算値は9,200 km（地球半径の1.4倍）、水と氷で覆われた惑星の場合の計算値は12,500 km（地球半径の2.0倍）である。この半径の範囲内であれば、スーパーアースであるグリーゼ876 dの表面重力は1.9 gから3.3 g（19 m/s2から32 m/s2 ）になる。しかし、この惑星が主星をトランジットすることは知られていない。

理論モデルを用いて、岩石惑星と厚いガス外層を持つ惑星の境界が計算されている。G型恒星の活発なXUV飽和期が、太陽系外惑星における原始的な星雲に捕獲された水素外層を消失させる影響を計算したところ、中心核質量が地球質量の1.5倍（最大で地球半径の1.15倍）を超える惑星は、その一生を通じて星雲に捕獲された水素外層を消失させる可能性が低いことがわかった。[ 80 ]他の計算では、外層を持たない岩石質のスーパーアースとサブネプチューンとの境界は地球半径の約1.75倍であると指摘されており、岩石質であるための上限は地球半径の2倍となる（地球半径の2倍で地球質量の5倍の惑星で平均的な地球のような核組成を持つ場合、その質量の1/200がH/He外層にあり、大気圧が約2.0 GPa（20,000 bar）になることを意味する）。[ 81 ] スーパーアースの原始的な星雲に捕らえられたH/He外層が形成後に完全に失われるかどうかも、軌道距離に依存する。例えば、ケプラー11惑星系の形成と進化の計算によると、計算された質量がそれぞれ≈2 M🜨と≈5～6 M🜨（測定誤差の範囲内）である最も内側の2つの惑星、ケプラー11bとcは、外層損失に対して非常に脆弱であることを示しています。 [ 82 ] 特に、ケプラー11bの場合、その形成仮説にかかわらず、高エネルギー恒星光子による原始H/He外層が完全に除去されることはほぼ避けられないようです。[ 82 ]

視線速度法とトランジット法の両方でスーパーアースが検出できれば、その質量と半径の両方を決定で​​き、平均嵩密度を計算できます。実際の観測結果は理論モデルとほぼ同様の結果を示しており、地球半径の約1.6倍（地球質量の約6倍以上）の惑星には、揮発性物質または水素/ヘリウムガスがかなりの割合で含まれていることが分かっています（このような惑星は、岩石惑星に見られるような単一の質量半径関係では十分に説明できない多様な組成を持つようです）。[ 83 ] [ 84 ]地球半径の 4 倍より小さい 65 個のスーパーアースを測定した経験的データから、ガス ドワーフが最も一般的な構成であることが示されています。半径が地球半径の 1.5 倍までの惑星は、半径が大きくなるにつれて密度が増加する傾向がありますが、半径が 1.5 倍を超えると、平均惑星密度は半径が大きくなるにつれて急激に減少します。これは、これらの惑星が岩石の核の上に体積で大きな揮発性物質の割合を持っていることを示しています。[ 85 ] [ 86 ] [ 87 ]太陽系外惑星の構成に関するもう 1 つの発見は、地球半径の 1.5 倍から 2.0 倍の間の惑星で観測されるギャップまたは希少性に関するもので、これは惑星の二峰性形成 (半径が 1.75 倍未満の岩石スーパーアースと、その半径を超える厚いガス外層を持つ海王星下惑星) によって説明されます。[ 9 ]

ローレンス・リバモア国立研究所とロチェスター大学のオメガ研究所でレーザーを用いて行われた追加の研究では、惑星のマグネシウムケイ酸塩内部領域がスーパーアース惑星の巨大な圧力と温度の下で相変化を起こし、この液体のマグネシウムケイ酸塩の異なる相が層に分離することが示されている。[ 88 ]

地質活動

バレンシアらによるさらなる理論的研究は、スーパーアースは地球よりも地質学的に活発で、より薄いプレートがより大きな応力を受けるため、より活発なプレートテクトニクスを示すことを示唆している。実際、彼らのモデルは、地球自体が「境界線」ケースであり、プレートテクトニクスを維持できるほどかろうじて十分な大きさであると示唆していた。[ 89 ]これらの発見は、ヴァン・ヘックらによって裏付けられ、同様の構成を仮定した場合、スーパーアースでは地球よりもプレートテクトニクスが発生する可能性が高いと結論づけた。[ 90 ]しかし、他の研究では、強い重力に作用するマントル内の強い対流が地殻を強化し、プレートテクトニクスを抑制すると結論づけられている。惑星の表面はマグマの力によって地殻がプレートに分割されるには強すぎると考えられる。 [ 91 ]

進化

新たな研究によると、スーパーアースの岩石中心は、太陽系の内惑星のような地球型岩石惑星へと進化する可能性は低いことが示唆されています。これは、これらの惑星が巨大な大気を保持しているように見えるためです。薄い大気を持つ岩石を主体とする惑星へと進化するのではなく、小さな岩石中心は、水素を豊富に含む巨大な外殻に包み込まれたままです。[ 92 ] [ 93 ]

理論モデルによれば、ホットジュピターとホットネプチューンは、大気の流体力学的損失によってミニネプチューン（スーパーアースGJ 1214 bなど）へと進化したり、[ 94 ]、さらにはクトーン惑星と呼ばれる岩石惑星（親星の近くへ移動した後）へと進化したりする可能性がある。失われる最外層の量は、惑星の大きさと物質、そして親星からの距離に依存する。[ 82 ]典型的な系では、親星の周りを0.02 AUで周回するガス巨星は、その一生の間に質量の5～7%を失うが、0.015 AUより近い距離を周回すると、核を除く惑星全体が蒸発する可能性がある。[ 95 ] [ 96 ]

観測から推定される低密度は、スーパーアースの一部が相当なH/Heエンベロープを持ち、その質量が形成直後にはさらに大きかった可能性があることを示唆している。[ 97 ]そのため、太陽系の地球型惑星とは異なり、これらのスーパーアースは、その起源となる原始惑星系円盤のガス相の間に形成されたに違いない。[ 98 ]

気温

スーパーアースの大気、アルベド、温室効果は未知であるため、表面温度は不明であり、一般的に平衡温度のみが示されています。例えば、地球の黒体温度は255.3 K（-18 °Cまたは0 °F）です。[ 99 ]地球を暖かく保つのは温室効果ガス です。金星の真の温度は737 K（464 °Cまたは867 °F）ですが、黒体温度はわずか184.2 K（-89 °Cまたは-128 °F）です。[ 99 ] 金星の大気は地球よりも多くの熱を閉じ込めますが、NASAは金星の黒体温度を、金星のアルベドが非常に高い（ボンドアルベド0.90、 視覚幾何アルベド0.67）という事実に基づいてリストしています。 [ 99 ]そのため、金星の黒体温度は、より吸収性の高い（アルベドが低い）地球 よりも低くなります。

磁場

地球の磁場は流動する液体金属核から生じているが、スーパーアースではその塊が大きな粘性と高い融点を伴う高圧を生み出す可能性があり、その結果、内部が層状に分離できず、未分化な核のないマントルが形成される可能性がある。地球では岩石である酸化マグネシウムは、スーパーアースの圧力と温度では液体金属となり、マントル内に磁場を生成する可能性がある。[ 100 ]とはいえ、スーパーアースの磁場は観測的にはまだ検出されていない。

居住性

ある仮説によると、[ 101 ]地球の約2倍の質量を持つ超地球は生命の生存に適している可能性がある。表面重力が高いほど大気が厚くなり、表面浸食が進み、地形が平坦になる。その結果、生物多様性に理想的な島嶼が点在する浅い海を持つ「群島惑星」が形成される可能性がある。地球の約2倍の質量を持つより質量の大きい惑星は、形成当初から内部に多くの熱を保持するため、プレートテクトニクス（炭素循環、ひいては気候の調節に不可欠）がより長く持続する。また、より厚い大気とより強い磁場は、有害な宇宙線から表面の生命を守るだろう。[ 101 ]

参照

参考文献

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注記

  1. ^しかしその後の研究により、この惑星の存在を示す証拠は著しく弱まった。 [ 65 ]
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