「木星の衛星ガニメデは、惑星の水星よりも大きい」なのに重さは半分以下…太陽系最大の衛星の中身とは？

「月」と聞くと、惑星のまわりを回る小さな星を思い浮かべる人が多いと思います。ところが木星の衛星ガニメデは、惑星である水星よりも大きいのです。それなのに、重さは水星の半分にも届きません。大きいのに軽い理由、衛星なのに自前の磁場を持っていること、氷の下に眠る海、そして日本も観測機器を載せた欧州の探査機がこの星を目指していることまで、まとめて紹介します。

今日の知ってた？

🪐 木星の衛星ガニメデは太陽系で最大の衛星。直径は約5,262kmで、惑星の水星（約4,879km）より大きい。ただし質量は水星の約45%しかない

背景：ガニメデとはどんな星か

ガニメデは、1610年1月7日にイタリアの天文学者ガリレオ・ガリレイが見つけた木星の4つの大きな衛星（ガリレオ衛星）のひとつです。名前はギリシャ神話で、オリンポスの神々に酒をつぐ役目を与えられた美少年ガニュメデスに由来します。木星のまわりを約7.15日で1周し、地球の月と同じように、いつも同じ面を木星に向けています。

NASA（米航空宇宙局）によると、ガニメデの直径は約5,260kmです。水星（約4,879km）はもちろん、準惑星の冥王星よりも大きく、太陽系の衛星の中でいちばんの大きさです。2番目は土星の衛星タイタンで、こちらも水星より大きい直径を持っています。

では、なぜこれほど大きいのに「惑星」ではないのでしょうか。理由は単純で、惑星は太陽のまわりを直接回っている天体を指し、衛星は惑星のまわりを回る天体を指すからです。大きさは分類の基準ではありません。ガニメデは太陽ではなく木星を回っているので、どれだけ大きくても衛星です。

表面は大きく2種類に分かれます。全体の約4割はクレーターだらけの暗い地域で、残りの約6割は、溝のような筋が何本も走る明るい地域です。表面の茶色がかった灰色は、岩石と氷が混ざっているためだと説明されています。

もう少し詳しく

水星より大きいのに、重さは半分以下。NASAの天体データ集によると、ガニメデの質量は約1.48×10²³kgで、水星（約3.30×10²³kg）の約45%しかありません。差を生んでいるのは中身です。平均の密度を比べると、ガニメデは1立方センチあたり約1.94g、水星は約5.43gで、3倍近い開きがあります。水の密度が1gなので、ガニメデは水よりは重いものの、岩石の塊としてはかなり軽い星です。ガニメデは中心に金属の鉄の核があり、その外側を岩石の層が、さらにその外側を主に氷でできた分厚い層が包む三層構造だと考えられています。一方の水星は密度が地球（約5.51g）に近く、重い金属を多く含んだ岩石の惑星です。つまり、ガニメデは「大きいけれど、かなりの部分が氷でできた星」で、見た目の大きさほど重くないのです。

衛星なのに、自分の磁場を持っている。ガニメデは、自前の磁場を持つことが知られている唯一の衛星です。発見したのは1996年、NASAの探査機ガリレオでした。ガリレオは何度もガニメデのそばを通り、木星のものとは別に、ガニメデ自身から出ている磁場をとらえました。惑星でも、たとえば金星には地球のような磁場がありません。衛星が磁場を持つのは、それだけ珍しいことです。ガニメデは木星のすぐ近くを回っているため、その磁場は、はるかに強大な木星の磁場の中にすっぽり包まれた形になっています。そして地球と同じように、この磁場がオーロラを生んでいます。

氷の下に、地球より多い水がある。ガニメデの地下に海があるのではないかという考えは、1970年代にはすでにありました。それを強く裏づけたのが、2015年3月にNASAが発表したハッブル宇宙望遠鏡の観測です。ドイツ・ケルン大学のヨアヒム・ザウアー教授らのチームは、ガニメデのオーロラの位置が、木星の磁場の変化に合わせて揺れ動く様子を観測しました。地下に塩水の海があると、電気を通す海が木星の磁場の影響を打ち消すため、揺れが小さくなります。チームによると、海が無ければ約6度揺れるはずのオーロラが、実際には約2度しか揺れていませんでした。NASAの説明では、海の厚さは約100kmで、地球の海の深さの10倍にあたり、厚さ約150kmの主に氷でできた地殻の下にあるとされます。その水の量は、地球の表面にあるすべての水よりも多いと考えられています。

日本も機器を載せた探査機が向かっている。ガニメデをいちばんの目的地にしているのが、欧州宇宙機関（ESA）の木星氷衛星探査機「JUICE（ジュース）」です。2023年4月に打ち上げられ、約8年かけて木星へ向かいます。ESAによると、JUICEは2034年12月にガニメデを回る軌道に入り、地球の月以外の衛星を周回する初めての探査機になる予定です。最初は細長い軌道ですが、最終的には高度500kmの円軌道からガニメデを観測します。報道によると、周回観測は9か月ほど続き、最後はガニメデに衝突させて、2035年9月にミッションを終える計画です。JUICEに搭載された10台の観測装置のうち、4台には日本がハードウェアの提供で協力しています。たとえばドイツが主導するレーザー高度計「GALA」では、日本が3つの部品（モジュール）の開発を担当しています。地下の海はどれくらいの深さにあるのか、磁場はどのように生まれているのか。ガニメデについてまだ分かっていないことの答えに、日本の部品も関わることになります。

実は、日本のアニメにも登場する。ガニメデはSFの舞台としてもおなじみです。日本のアニメ『カウボーイビバップ』では、主人公スパイクの相棒ジェット・ブラックの出身地とされ、海外のコメント欄でもすぐにその名前が挙がっていました。米国のSFドラマ『エクスパンス』では、人類が移り住んだ太陽系で、ガニメデが食料を育てる「穀倉」として描かれています。

海外の反応

1. 海外の名無しさん
いつかここに基地を作るべきだと思う。何事も起きなくて、うっかり宇宙人の兵器を目覚めさせたりしないといいけど。

2. 海外の名無しさん（>>1への返信）
それ完全に『エクスパンス』の流れなんだよな。光る青いネバネバには絶対触るなよ。「人類の次の進化だぜ、触ってみろよ」って言うやつが必ず出てくるから。

3. 海外の名無しさん
土星最大の衛星タイタンも、直径はガニメデより100kmちょっと小さいだけで、やっぱり水星より大きいんだよね。

4. 海外の名無しさん（>>3への返信）
しかもタイタンには大気があって、雲まで浮かんでる。大きさでは2位でも、キャラの濃さなら1位だと思う。

5. 海外の名無しさん（>>3への返信）
ボイジャーが近くまで行くまでは、タイタンが太陽系最大の衛星だと思われてたんだよ。分厚い大気のせいで、実際より大きく見えてたらしい。

6. 海外の名無しさん（>>5への返信）
大気まで含めたら、並べて比べたときタイタンのほうが大きく見えるはず。個人的には大気を無視するほうがおかしいと思うから、タイタンが1位ってことにしたい。

7. 海外の名無しさん
ジェット・ブラックの出身地じゃん！『カウボーイビバップ』で知った名前だから、実在する衛星だと分かってちょっと感動してる。

8. 海外の名無しさん（>>7への返信）
「ジャック・ブラックの出身地」って読んじゃったけど、正直なんの疑問も持たなかった。あの人ならガニメデ出身でも納得できる。

9. 海外の名無しさん
衛星って、要するに広報が下手な惑星なだけでしょ。水星より大きいのに「木星のおまけ」扱いはかわいそう。

10. 海外の名無しさん（>>9への返信）
衛星は惑星を回り、惑星は太陽を回り、太陽は天の川銀河の中心を回ってる。宇宙ってとにかく何かが何かのまわりをぐるぐる回ってばかりなんだよな。

11. 海外の名無しさん
ガニメデは地下に塩水の海があると考えられていて、その水は地球の表面の水を全部足したより多いらしい。地球外の生命を探すなら、ここも有力な候補だよ。エウロパばかり注目されるのは、向こうの宣伝担当が優秀だからだと思う。

12. 海外の名無しさん（>>11への返信）
土星のエンケラドスも忘れないでほしい。氷の割れ目から水が噴き出してるから海の中身を調べやすいし、木星のそばと違って、表面に数時間いただけで命に関わる量の放射線を浴びることもない。

13. 海外の名無しさん
面白いのは、ガニメデには自前の磁場があるのに、金星には無いってこと。衛星のほうが惑星より「惑星らしい」装備を持ってる。

14. 海外の名無しさん
冥王星があんな扱いを受けたのを見ると、水星も心配になる。地球の月と比べても、そこまで大きいわけじゃないし。

15. 海外の名無しさん（>>14への返信）
冥王星が外されたのは、惑星の条件に「太陽を回る」「自分の重力で丸くなるくらい大きい」「軌道のまわりから同じくらいの天体を一掃している」の3つが決まったから。冥王星のまわりには似た大きさの天体がたくさんあった。水星は小さくても3つとも満たしてるから大丈夫。

16. 海外の名無しさん（>>15への返信）
水星は自分で軌道を掃除したわけじゃなくて、太陽が昔ぜんぶ片づけてくれただけでは？ってツッコミもしたくなる。まあ、太陽フレアをよけながら暮らしてるんだし、ハードモードで生き残ってるってことで許してあげよう。

17. 海外の名無しさん
『エクスパンス』でガニメデが太陽系の食料庫として描かれてたのは、これだけ大きいからなんだな。あの作品の植物学者が見たら喜びそうなスレだ。

18. 海外の名無しさん
海王星の衛星トリトンは、海王星の自転と逆向きに回ってる。だからもともとはカイパーベルトの天体で、海王星に捕まえられたと考えられてるんだ。衛星にもいろんな生い立ちがある。

19. 海外の名無しさん（>>18への返信）
逆向きに回ってる衛星といえば土星のフェーベだけど、あれは地球を狙ってた謎の物質入りの小惑星が土星に捕まったものなんだぞ（『エクスパンス』調べ）。

20. 海外の名無しさん
直径は水星より大きいのに、重さは半分くらいしかないって知って驚いた。中身の大部分が氷なら、そりゃ軽くなるよね。大きさだけで星のすごさは測れないんだな。

21. 海外の名無しさん
ガニメデでオーロラが見られるって話が好き。木星が空いっぱいに浮かんでて、足元には氷、地下には海。観光地としてはかなり強いと思う。

22. 海外の名無しさん
欧州の探査機がガニメデを周回する予定だって聞いて、到着まで生きていようと決めた。地球の月以外の衛星を回る探査機はこれが初めてらしいし、2030年代が楽しみだ。

まとめ

参考資料

• NASA「ガニメデの基本情報」（英語）
• NASA宇宙科学データセンター「木星の衛星データ表」（英語）
• 欧州宇宙機関（ESA）「ガニメデを回るJUICEの楕円軌道」（2022年・英語）
• マイナビニュース「欧州の木星探査機がもうすぐ打ち上げ！　衛星ガニメデに地下海は見つかるか？」（2023年・日本語）

元ソース: 今日知った話：木星の衛星ガニメデは太陽系最大の衛星で、惑星の水星よりも大きい