水星の半径が形成以降10km以上縮んできたことを解明~惑星の熱進化を明らかにするための新たな解析手法を創出~

2026-09-11 北海道大学

水星は形成以来、内部の冷却や固体内核の形成に伴って収縮してきたと考えられていますが、表面に残る収縮地形の分布には地域的な偏りがあり、従来の半径収縮量の推定を難しくしていました。北海道大学の西山学博士研究員らは、水星全球の地形データから「ラフネス(地表の凸凹度)」を算出し、既知の収縮地形との関係を解析。その結果、ラフネスが高い地域ほど収縮地形が少ないという明確な逆相関を発見しました。これは、新しいクレーターの噴出物などが古い収縮地形を覆い隠し、地形の存在が見えにくくなったためと考えられます。この隠蔽効果を補正すると、水星の半径収縮量は従来推定より最大約30%大きく、12km近くに達する可能性が判明しました。本成果は、水星内部の冷却史や核の組成を制約するとともに、月など他の岩石天体にも適用可能な新たな熱進化解析手法を提示するものです。

水星の半径が形成以降10km以上縮んできたことを解明~惑星の熱進化を明らかにするための新たな解析手法を創出~
図1.水星の収縮地形の例。白い矢印で示されている箇所が収縮地形に対応する断崖。

<関連情報>

表面ラフネスによる被覆がもたらす惑星収縮量の過小評価:水星の場合 Underestimation of Planetary Contraction Due To Obscuration by Surface Roughness: The Case of Mercury

G. Nishiyama, A. Broquet, N. Tosi, F. Preusker, A. Stark, H. Hussmann, E. Hauber
Geophysical Research Letters  Published: 10 September 2026
DOI:https://doi.org/10.1029/2026GL124067

Abstract

Estimating Mercury’s radial contraction is key to understanding the planet’s geodynamic evolution. Contraction has been inferred from mapped shortening structures, whose heterogeneous distribution contradicts the isotropic contraction expected from global cooling. Here we investigate the possibility that the tectonic record is partly obscured by geologically recent resurfacing features like crater ejecta. Using topographic roughness as a proxy for surface freshness, we examine how roughness influences the mapped distribution of shortening structures. Our new global roughness map is compared to contractional strain maps derived from a shortening structures catalog. We find a lack of shortening structures in rough regions, suggesting that roughness-related processes obscure pre-existing structures, hindering their identification, and/or inhibiting their formation. This obscuration effect biases previous contraction estimates downward by several kilometers, implying that Mercury’s radial contraction is up to 30% larger than previously thought. This roughness bias may also be critical for other terrestrial bodies like the Moon.

1702地球物理及び地球化学
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