天王星と海王星は「氷の巨大惑星」と呼ばれますが、内部が氷に支配されているのか、岩石に支配されているのかは、はっきりしていません。米サウスウエスト研究所(SwRI)のオリヴィエ・ムシ博士らの研究チームは、大気中の「アルゴン40」という成分がこの疑問の手がかりになるかどうかを調べました。成果は『プラネタリー・サイエンス・ジャーナル』に掲載されています。
アルゴン40の由来は、大きく2つ考えられます。1つは、約46億年前に太陽系が生まれた原始の星雲から受け継いだ「原始のアルゴン」です。もう1つは、惑星内部の岩石に含まれるカリウム40が何十億年もかけて放射性崩壊してできる「放射性起源のアルゴン」です。後者が多ければ、内部に岩石が多いと推測できます。
チームは、アルゴン40の生成量の計算と、原始星雲の数値モデルを組み合わせました。モデルでは、星雲が変化していく中で、アルゴンが氷の粒に取り込まれ、運ばれていく過程を追っています。その粒が集まって天王星と海王星の材料になったと考えられています。
その結果、原始のアルゴンの量は、惑星内部での放射性崩壊による量を「完全に圧倒する」ことがわかりました。原始星雲に由来するアルゴン40は、これまで考えられていたよりも多いというのです。ムシ博士は、大気中のアルゴン40の測定は、内部が岩石か氷かよりも、惑星が生まれた環境や歴史について多くを語りそうだと述べています。
シミュレーションでは、アルゴンを多く含む惑星は、星雲の外縁近くにある「アルゴンの凍る境界」の付近で生まれた可能性があることも示されました。そこは温度が低く、アルゴンが固体の氷になる場所です。
今後は、NASAが構想している天王星の周回機・大気探査機のような探査機で、地上や宇宙からの観測では確実に決められない希ガスの同位体比を直接測ることが期待されます。そのためには、十分に感度の高い質量分析計が必要だとされています。
出典: Phys.org(SwRI提供)「Argon on Uranus and Neptune may reveal more about their origins than their interiors」(2026年11月11日)