太陽系外惑星の海を直接検出！NASA次世代旗艦「HWO」が挑む海洋グリントの観測手法
太陽系外に存在する地球型惑星において、表面に液体の海が存在するかどうかを直接的に判定する新たな観測モデルが示されました。
アメリカ航空宇宙局（NASA）がハッブル宇宙望遠鏡やジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）に続く次世代の旗艦ミッションとして検討を進めている「居住可能惑星探査宇宙望遠鏡（Habitable Worlds Observatory: HWO）」に関する最新の理論研究が発表され、宇宙科学メディア各社で報じられています。
これまでに5500個以上の太陽系外惑星が発見されていますが、その大半は恒星の手前を通過する際の減光（トランジット法）や恒星の微細な揺らぎ（視線速度法）によって検出された間接的な観測にとどまっています。
HWOの主目的は、太陽に似た近傍の恒星を周回する地球サイズの岩石惑星を直接撮影（直接撮像）し、大気成分や表面環境を分光分析することにあります。
なかでも、液体の水の存在を立証する決定的な物理現象として注目されているのが「海洋グリント（Ocean Glint: 鏡面反射）」です。
土星の衛星タイタンのメタンの湖や地球の海で確認されているように、光が滑らかな液体表面に当たると鏡のように強く反射する現象を指します。
惑星表面が雲や土壌だけでなく液体の海で覆われている場合、特定の軌道位置において反射光の強度と偏光度が急激に変化するため、光度変化を詳細に測定することで表面の海の有無を物理的に特定することが可能となります。
従来の理論限界を突破！位相角100度から捉える液体の水と生命居住可能性の証拠
これまでの数値シミュレーションでは、海洋グリントを検出するためには、惑星が恒星と観測者の間に位置する三日月状の配置、すなわち位相角が120度から130度以上という非常に限られた条件が必要であると考えられてきました。
しかし位相角が大きい配置では、惑星と主星の見かけの角距離が極めて小さくなるため、主星の強烈な恒星光をコロナグラフで遮蔽することが工学的に極めて困難になるという課題が存在していました。
今回プレプリントサーバー「arXiv」に公開された最新論文では、HWOの高コントラストコロナグラフ技術と多波長測光・偏光観測データを組み合わせることで、位相角が100度から120度という従来よりも広い軌道範囲で海洋グリントのシグナルを抽出可能であることが実証されました。
この成果により、望遠鏡が惑星を観測可能な軌道上の「観測ウィンドウ」が大幅に拡大し、現実的な観測時間内での海洋検出の実現性が飛躍的に向上しました。
大気中に水蒸気が検出されたとしても、温室効果暴走による厚い雲や金星のような乾燥した大気である可能性がありますが、表面の海洋グリントが同時に捉えられれば、地表に安定した液体の海が存在する動かぬ証拠となります。
さらに、酸素、オゾン、メタンといった生命活動に関連するバイオシグネチャー気体と組み合わせることで、生命を宿す可能性のある太陽系外惑星の絞り込みが大きく加速することが期待されています。
参照URL:
https://www.universetoday.com/articles/nasas-next-great-observatory-could-spot-oceans-on-distant-worlds
https://arxiv.org/abs/2609.04597
https://science.nasa.gov/astrophysics/programs/habitable-worlds-observatory/
