太陽系で最も寒い惑星はどれですか？宇宙で最も寒い場所はどこですか？

好奇心旺盛な子どもたちが尋ねます。「太陽系で最も寒い惑星は何ですか?」

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太陽系で最も寒い惑星は何ですか？ — インド、バンガロール在住のセジャルさん（7歳）の質問

私たちの太陽系の惑星は太陽によって熱せられています。ここ地球は太陽から約1億マイル離れており、生命にとって最適な温度を保つ距離です。

そうすると、太陽系で最も寒い惑星は太陽の熱から最も遠い海王星であると思われるかもしれません。海王星は太陽からなんと30億マイルも離れています。

しかし、最も寒い惑星は海王星ではなく天王星です。天王星は海王星よりも太陽に10億マイル近いにもかかわらずです。天王星は太陽系で記録された最も低い気温の記録を保持しており、その気温は摂氏マイナス224度と非常に寒い。もちろん、海王星の気温は依然として非常に低く、通常は摂氏マイナス 214 度程度ですが、天王星は海王星よりも寒いです。

衝突による傾斜

天王星が非常に寒い理由は、太陽からの距離とは何の関係もありません。数十億年前、巨大な物体がかなりの力で天王星に衝突し、惑星が片側に傾きました。天王星は今も太陽の周りを回っています。この衝突により、天王星は傾いただけでなく、天王星内部の熱もいくらか逃げ出した。

ハッブル宇宙望遠鏡は、天王星が4つの主要な環と、17の既知の衛星のうち10個に囲まれていることを明らかにした。

アメリカ航空宇宙局、CC BY-NC-ND

惑星内部の熱は惑星形成時の残り物です。惑星は小さな岩石の破片が衝突して形成され、何百万年もかけて少しずつ惑星全体が構築されます。これらの岩石が衝突するたびに、惑星は少しずつ熱を増していきます。長く拍手をすると手が熱く感じ始めるのと同じように、惑星でも同じことが起こります。

海王星は天王星のような巨大な小惑星に衝突されていないため、より多くの熱を保持することができます。

太陽に最も近い惑星である水星も非常に寒いことがあると知ると、驚かれるかもしれません。水星の太陽に面した側の温度は 400 ℃ を超えますが、太陽に面していない側の温度は -200 ℃ 近くになります。

その理由は、水星には大気がないのに対し、地球には大気があるからです。地球の大気は毛布のような働きをし、熱を閉じ込めて周囲に拡散させます。水星にはこの「毛布」がないので、前面と背面の温度に大きな差があります。

宇宙での温度測定

火星のように地球に近い惑星の場合、惑星の表面から直接探査機を送り、大気を調査することができます。しかし、海王星や天王星のような遠い惑星については、これを実現できていません。

代わりに、地球上で温度を測定することで、その寒さを計算します。私たちは惑星からの光を研究することでこれを行います。これにより、惑星の大気を構成する原子や分子の種類を知ることができます。この情報により、惑星の温度が正確に分かります。原子と分子は、惑星の一種の温度「指紋」です。

私たちの太陽系のこれらの惑星は非常に寒いですが、宇宙にはさらに寒い場所があります。最も冷たいのはブーメラン星雲で、3000億マイル離れた塵とガスの雲です。そこの気温は摂氏マイナス272度に達します。

宇宙には -273°C より低温になるものはありません。この温度では、すべての物質を構成する小さな粒子と原子が本質的に動きを止めてしまい、いったんそうなるとそれ以上冷却することは不可能だからです。この温度は「絶対零度」と呼ばれます。これは、ブーメラン星雲よりも寒い場所が宇宙で見つかる可能性は低いことを意味します。