第10章地球に似た惑星――金星と火星Earthlike Planets: Venus and Mars

Astronomers have determined the rotation period of Mars with great accuracy by watching the motion of permanent surface markings; its sidereal day is 24 hours 37 minutes 23 seconds, just a little longer than the rotation period of Earth. This high precision is not obtained by watching Mars for a single rotation, but by noting how many turns it makes over a long period of time. Good observations of Mars date back more than 200 years, a period during which tens of thousands of martian days have passed. As a result, the rotation period can be calculated to within a few hundredths of a second.

天文学者は、恒常的な表面模様の動きを見ることで、火星の自転周期を高い精度で求めてきた。恒星を基準にした1日は24時間37分23秒で、地球の自転周期より少しだけ長い。この高精度は、火星の1回の自転を見て得られるのではなく、長い期間に何回自転するかを数えることで得られる。良質な火星観測は200年以上前にさかのぼり、その間に火星では数万日が過ぎた。その結果、自転周期は、誤差が0.01秒の数倍に収まる精度で計算できる。

The rotational axis of Mars has a tilt of about 25°, similar to the tilt of Earth’s axis. Thus, Mars experiences seasons very much like those on Earth. Because of the longer martian year (almost two Earth years), however, each season there lasts about six of our months.

火星の自転軸は約25°傾いており、地球の軸の傾きに近い。そのため、火星には地球とよく似た季節がある。ただし、火星の1年は地球のほぼ2年と長いため、各季節は地球の約6か月続く。

The situation with Venus is different. Since no surface detail can be seen through Venus’ clouds, its rotation period can be found only by bouncing radar signals off the planet (as explained for Mercury in the Cratered Worlds chapter). The first radar observations of Venus’ rotation were made in the early 1960s. Later, topographical surface features were identified on the planet that showed up in the reflected radar signals. The rotation period of Venus, precisely determined from the motion of such “radar features” across its disk, is 243 days. Even more surprising than how long Venus takes to rotate is the fact that it spins in a backward or retrograde direction (east to west).

金星の事情は異なる。雲を通して表面の細部が見えないため、自転周期を知るには、レーダー信号を惑星で反射させるしかない。「クレーターに覆われた世界」の章で、水星について説明した方法である。金星の自転に関する最初のレーダー観測は、1960年代初めに行われた。その後、反射レーダー信号に現れる、表面の地形が識別された。こうした「レーダーで捉えた地形」が金星の円盤を横切る動きから精密に求めた自転周期は、243日である。金星が1回転するのに要する長さ以上に驚くのは、逆向き、すなわち逆行の方向である東から西へ自転する事実である。

Stop for a moment and think about how odd this slow rotation makes the calendar on Venus. The planet takes 225 Earth days to orbit the Sun and 243 Earth days to spin on its axis. So the day on Venus (as defined by its spinning once) is longer than the year! As a result, the time the Sun takes to return to the same place in Venus’ sky—another way we might define the meaning of a day—turns out to be 117 Earth days. (If you say “See you tomorrow” on Venus, you’ll have a long time to wait.) Although scientists do not know the reason for Venus’ slow backward rotation, the most likely cause is tides from the Sun. Just as the Moon causes tides on Earth, the Sun's great gravitational pull can cause tides in both Venus and its thick atmosphere. (As we will see in future chapters, tidal friction is a common way for both planets and moons to slow their rotation.) It has also been suggested that Venus' rotation was slowed, and even reversed in direction, by one or more powerful collisions during the violent formation process of the solar system.

少し立ち止まり、この遅い自転が、金星の暦をどれほど奇妙にするか考えよう。金星は、太陽を1周するのに地球の225日、自転軸の周りを1回転するのに地球の243日かかる。したがって、1回の自転で定義した金星の1日は、1年より長いのである。その結果、1日のもう一つの定義である、金星の空で太陽が同じ場所へ戻るまでの時間は、地球の117日になる。金星で「また明日」と言えば、ずいぶん長く待つことになる。科学者は、金星が遅く逆向きに自転する理由を知らないが、最も有力な原因は太陽による潮汐である。月が地球に潮汐を起こすのと同じく、太陽の強い重力は、金星本体にも、その厚い大気にも、潮汐を起こしうる。後の章で見るように、潮汐摩擦は、惑星も衛星も自転を遅くする一般的な仕組みである。太陽系が激しく形成される過程で、1回以上の強大な衝突によって、金星の自転が遅くなり、方向さえ逆転したという説も出されている。

Before discussing each planet individually, let us compare some of their basic properties with each other and with Earth (Table 10.1). Venus is in many ways Earth’s twin, with a mass 0.82 times the mass of Earth and an almost identical density. The average amount of geological activity has been also relatively high, almost as high as on Earth. On the other hand, with a surface pressure nearly 100 times greater than ours, Venus’ atmosphere is not at all like that of Earth. The surface of Venus is also remarkably hot, with a temperature of 730 K (over 850 °F), hotter than the self-cleaning cycle of your oven. One of the major challenges presented by Venus is to understand why the atmosphere and surface environment of this twin have diverged so sharply from those of our own planet.

個々の惑星を論じる前に、その基本的な性質のいくつかを、互いに、また地球と比べてみよう（表10.1）。金星は多くの点で地球の双子であり、質量は地球の0.82倍、密度もほぼ同じである。平均的な地質活動の程度も比較的高く、地球とほぼ同じほどである。それに対し、地表の気圧が地球のほぼ100倍もある金星の大気は、地球のものとはまったく違う。表面も著しく熱く、温度は730 K、華氏850度を超え、オーブンの自動洗浄運転よりも高温である。金星が突きつける主要な難題の一つは、この双子の大気と表面環境が、私たちの惑星のものから、なぜこれほど大きく分かれたのかを理解することである。

Mars, by contrast, is rather small, with a mass only 0.11 times the mass of Earth. It is larger than either the Moon or Mercury, however, and, unlike them, it retains a thin atmosphere. Mars is also large enough to have supported considerable geological activity in the distant past. But the most fascinating thing about Mars is that long ago it probably had a thick atmosphere and seas of liquid water—the conditions we associate with development of life. There is even a chance that some form of life persists today in protected environments below the martian surface.

これに対し、火星はかなり小さく、質量は地球のわずか0.11倍である。それでも、月や水星より大きく、この二つとは異なって、薄い大気を保っている。火星はまた、遠い過去にかなりの地質活動を維持できるほどの大きさも持つ。しかし、火星で最も魅力的なのは、遠い昔、厚い大気と液体の水の海があった可能性が高いことである。それは、生命の発達と結びつけて考える条件だ。火星の地下にある保護された環境では、何らかの形の生命が現在も生き続けている可能性さえある。

Venus, the nearest planet, is a great disappointment through the telescope because of its impenetrable cloud cover. Mars is more tantalizing, with dark markings and polar caps. Early in the twentieth century, it was widely believed that the “canals” of Mars indicated intelligent life there. Mars has only 11% the mass of Earth, but Venus is nearly our twin in size and mass. Mars rotates in 24 hours and has seasons like Earth; Venus has a retrograde rotation period of 243 days. Both planets have been extensively explored by spacecraft.

最も近い惑星である金星は、見通せない雲に覆われているため、望遠鏡では大いに期待を裏切られる。火星には暗い模様や極冠があり、もっと知りたいと思わせる。20世紀初めには、火星の「運河」が知的生命の存在を示すと、広く信じられていた。火星の質量は地球のわずか11％だが、金星は大きさと質量が地球のほぼ双子である。火星は24時間で自転し、地球のような季節がある。金星は243日の周期で逆向きに自転する。どちらの惑星も、宇宙機によって広く探査されてきた。