ケレスの白い斑点は「塩の残りかす」だった。消えるはずの氷が9か所に残る理由と、クレーターの壁の向きで氷と塩が分かれる理由を、ひとつの筋で説明する

2026.11.02
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火星と木星のあいだの小惑星帯で、いちばん大きな天体が準惑星ケレスです。直径は約940km で、小惑星帯の全質量の4分の1ほどをこの一つの天体が占めています。2015年から2018年にかけて NASA の探査機ドーンが周回し、暗い灰色の地表のあちこちに、目を引くほど明るい白い斑点があることを突き止めました。斑点の正体は炭酸ナトリウムを主とする塩で、地下から水が上がってきて干上がった跡だと考えられています。

ドーンはもうひとつ、不思議なものを見つけていました。地表に露出した水の氷です。ケレスの表面は真空にさらされ、日が当たれば氷はすぐに昇華して（固体から直接気体になって）消えてしまうはずなのに、9か所で氷が確認されたのです。地質学的な時間で見ればほとんど一瞬しか持たないはずの氷が、なぜそこにあるのか。そして、氷と塩はどうつながっているのか。カリフォルニア工科大学の V. V. Kachmar と B. L. Ehlmann が2026年10月に出した論文は、ドーンのデータを読み直して、この2つの謎をひとつの筋で説明しています。結論を先に書けば、白い斑点の塩は「最初から塩が濃かった」のではなく、塩を含んだ氷が昇華して塩だけが残ったものでした。

消えるはずの氷が、9か所にある

2人が調べたのは、ドーンの可視光カメラと赤外線の分光計が捉えた、9か所の氷の露出です。広さは0.04〜11km² とさまざまで、オクソ、ジュリング、カフクラといったクレーターでは氷の分布を細かく見ることができました。赤外線の反射スペクトルには、氷の粒の大きさや量、土と混ざり方によって決まった形の吸収が現れるので、それを模型に当てはめて、氷がどのくらい含まれているかを推定しています。地表の土の粒が10〜100マイクロメートルだと仮定すると、氷の割合は体積で10〜50%というのが代表的な値でした。

分布には、はっきりした偏りがありました。氷が多いのは影になっている場所で、しかも粒が粗い傾向があります。日が当たる面には氷が少ない。ケレスの自転軸はほとんど傾いていないため、極の側を向いた急な斜面は一年中ほぼ影のままで、そこに氷が残ります。反対に赤道の側を向いた斜面は傾きがゆるく、よく日が当たり、そこには氷が見つからず、炭酸ナトリウムの塩だけが検出されました。同じクレーターの中で、向きによって氷と塩が分かれて並んでいたのです。

ケレスの白い斑点は「塩の残りかす」だった。消えるはずの氷が9か所に残る理由と、クレーターの壁の向きで氷と塩が分かれる理由を、ひとつの筋で説明する

塩は残りかすだった

この並び方が、今回の論文の中心になります。もし塩と氷が別々に地表へ出てきたものなら、向きできれいに分かれる理由がありません。ところが、地下にある氷が最初から塩を含んでいたと考えると、話がつながります。塩を含んだ氷は、純粋な氷より昇華しやすい。日が当たる斜面では氷の部分だけが先に失われ、昇華しにくい塩があとに残る。影の斜面では氷が長く残る。失われた水の一部はより冷たい場所に移って凍り直すので、「冷たくて氷の多い面」と「暖かくて塩の多い面」の差は、時間とともに広がっていきます。論文はこれを、氷衛星で知られる熱による分別に似た仕組みだと説明しています。

この見方で読み直すと、ドーンが氷を9か所も見つけられたこと自体が意味を持ちます。氷の寿命は地質学的には無視できるほど短いので、いま地表に見えている氷は、ごく最近になって露出したものでなければなりません。論文が候補に挙げるのは地すべりです。クレーターの壁が崩れて内部の氷が顔を出し、日に当たって昇華し、塩を残して消え、また別の場所が崩れる。日の当たる面で例外的に氷が見つかった場所は、こうして新しく露出したばかりのところでした。氷の供給が止まるか、崩れ残った土が断熱材のように氷を覆ってしまうまで、この循環が続きます。

もうひとつ、観測の限界にかかわる指摘があります。2人の模型によると、細かい氷の粒に塩が体積で30〜50%混ざっていても、ドーンの赤外線スペクトルには塩の特徴が現れないことがあります。つまり、スペクトル上は「純粋な氷」に見える場所にも、かなりの塩が隠れている可能性があるのです。塩を含んだ氷は、検出できている範囲よりずっと広く分布しているかもしれない、ということになります。ただし、この検出限界の値は模型から出したもので、実験室で確かめる必要があると論文自身が書いています。

ケレスの白い斑点は「塩の残りかす」だった。消えるはずの氷が9か所に残る理由と、クレーターの壁の向きで氷と塩が分かれる理由を、ひとつの筋で説明する

白い斑点の見方が変わる

ケレスの白い斑点をめぐっては、なぜ地表近くにこれほど塩の濃い堆積物ができるのかが、はっきりしない問題として残っていました。今回の論文の答えは単純です。最初から塩が濃かったのではなく、塩を含んだ氷が地表で昇華するうちに、表面に塩が濃縮された。明るい斑点は、氷が運んできた塩の「残りかす」だという見方です。

これはドーンの観測結果を否定するものではありません。同じデータを、氷の粒の大きさや日当たりまで含めて模型に当て直し、氷と塩の分布の規則性から過程を組み立てた研究です。地下に塩水の層があるのか、氷がどのくらいの深さから供給されているのかといった問いはこの先に残っていて、論文も「観測にもとづく定性的なモデル」と位置づけています。

日当たりで氷が消えて塩が残るという仕組みは、地球の塩湖で水が蒸発して塩が析出するのと似ています。違うのは、ケレスでは水が液体を経ずに氷から直接消えていくこと、そしてそれが何百万年もかけて、クレーターの壁の向きひとつで進んでいることです。小惑星帯の暗い天体に点々と光る白い斑点は、地下の氷が少しずつ空へ逃げていった、その足跡でした。

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