土星の衛星タイタンの大気

タイタンは、太陽系の衛星の中で唯一、完全に発達した濃密な大気を持つ天体です。その大気は主に窒素で構成されており、地表気圧は地球の約1.45倍に達します。

観測の歴史

タイタンに大気が存在することは、1903年にホセ・コマス・ソラが周辺減光を観測したことで初めて推測されました。その後、1944年にジェラルド・カイパーが分光学的手法を用いてメタンの存在を証明しました。1981年のボイジャー1号による観測で、地表気圧が地球よりも高いことが詳細に明らかにされました。

大気の組成と構造

タイタンの大気は窒素が約98.4%を占め、残りの主成分としてメタンが含まれています。高度が上がるとメタンは凝結するため、高度8km以下では約4.9%の一定値となります。また、炭化水素やシアン化水素などの複雑な有機化合物も微量に存在し、これらが太陽光の紫外線と反応して橙色のスモッグ（ソリン）を形成しています。

タイタンの電離圏は非常に複雑で、高度1200km付近に主要な層が存在します。磁場をほとんど持たないため、土星の磁場圏を通過する際には太陽風の影響を直接受けます。

進化と維持

タイタンの大気中のメタンは、太陽光による光分解で5000万年以内に枯渇するはずですが、現在も維持されています。これは内部からの火山活動や脱ガスによってメタンが継続的に供給されていることを示唆しています。また、窒素の起源については、アンモニア水和物の光分解が有力な説として考えられています。