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- 2026年07月09日（木）：水星外気圏の説明、MESSENGERの成果、BepiColomboの2026年到着予定、近年の分光観測研究を反映して更新。
水星には本当に「尾」がある
太陽系で最も太陽に近い惑星、水星。クレーターに覆われた小さな岩石惑星ですが、実は彗星のように太陽と反対方向へ伸びる淡い「尾」を持っています。
ただし、彗星の尾のように肉眼で見えるものではありません。水星の尾は非常に淡く、主にナトリウム原子が太陽光を受けて発光することで観測されます。特殊な観測装置やフィルターを使って初めて見えてくる、外気圏の現象です。
水星には地球のような濃い大気はありません。NASAは、水星のまわりにあるものを「大気」ではなく、表面からはじき出された原子でできた薄い外気圏と説明しています。その外気圏の一部が太陽光圧の影響を受け、太陽と反対方向へ押し流されることで、尾のような構造ができます。
尾の正体はナトリウム
水星の尾の主役は、ナトリウムです。ナトリウムというと食塩を連想しやすい元素ですが、水星の岩石にも含まれており、表面から宇宙空間へ放出されることで外気圏をつくります。
水星の表面から原子が放出される主な原因には、次のようなものがあります。
- 太陽風によるスパッタリング：太陽から飛んでくる荷電粒子が水星表面にぶつかり、表面の原子をはじき出す現象です。
- 微小隕石の衝突：小さな塵や隕石が高速で表面に衝突し、そのエネルギーで表面物質を放出します。
- 太陽光による放出：強い太陽光を受けた表面物質の一部が、外気圏へ移動します。
NASAの解説では、水星の外気圏は酸素、ナトリウム、水素、ヘリウム、カリウムなどで構成されるとされています。さらにMESSENGERの観測では、マグネシウムやカルシウムなども研究対象となりました。ただし、彗星のような尾として特に目立つのはナトリウムの発光です。
なぜ尾は太陽と反対側に伸びるのか
水星の尾をつくる大きな要因は、太陽光圧です。光にはごくわずかな圧力があり、太陽の近くではその影響が強くなります。水星の外気圏にあるナトリウム原子は、この太陽光圧によって太陽と反対方向へ押し流されます。
もう一つ重要なのが、ナトリウム原子の発光です。ナトリウムは特定の波長の光を吸収し、再び光として放出します。この蛍光によって、非常に淡い尾が観測できるようになります。
地球のオーロラとは何が違うのか
一見すると、太陽からのエネルギーで光るという点では、地球のオーロラと似ているように見えます。しかし、仕組みは異なります。
オーロラは、太陽風の荷電粒子が地球の磁場に導かれ、大気中の酸素や窒素と衝突して光る現象です。一方、水星の尾は、外気圏にあるナトリウム原子が太陽光を受け、太陽と反対側へ押し流されながら発光する現象です。
水星にも磁場はありますが、NASAによると表面での強さは地球の約1％です。地球のような厚い大気と強い磁場で起こるオーロラとは、発光の場所も仕組みも異なります。
MESSENGERとBepiColomboが進める水星研究
水星の理解を大きく進めた探査機が、NASAのMESSENGERです。MESSENGERは2004年に打ち上げられ、2011年に水星周回軌道へ入りました。2015年に水星表面へ落下して任務を終えるまで、4年以上にわたって水星の表面組成、地質、磁場、極域の氷などを調査しました。
水星の外気圏についても、MESSENGERは重要な観測データを残しました。特に微小隕石の衝突が水星の薄い外気圏に影響することや、マグネシウム・カルシウムなどの分布が研究され、水星表面と外気圏が絶えずつながっていることが明らかになってきました。
現在注目されているのが、ESAとJAXAによるBepiColomboです。ESAによると、BepiColomboは2018年に打ち上げられ、2025年1月8日に6回目で最後の水星フライバイを完了しました。2026年6月には長い巡航を支えた太陽電気推進を停止し、2026年11月21日の水星軌道投入に向けた到着段階に入っています。
BepiColomboは到着後、ESAのMercury Planetary OrbiterとJAXAのMercury Magnetospheric Orbiter「みお」に分かれて観測を行います。水星の表面、内部、磁場、外気圏を同時に調べることで、MESSENGER後の水星研究をさらに進めることが期待されています。
近年の研究ではカリウムの尾も報告
水星の尾といえばナトリウムが中心ですが、研究はそこで止まっていません。2025年に公開された分光観測研究では、ナトリウムとカリウムの外気圏を観測し、逃げていくカリウムの尾が報告されています。
このような観測は、単に「尾が見える」という話にとどまりません。原子の発光線の幅や分布を調べることで、外気圏の粒子がどれほどのエネルギーを持ち、どのように水星の重力圏から逃げていくのかを推定できます。水星の尾は、惑星から物質が宇宙へ失われていく過程を調べる手がかりでもあります。
水星の尾からわかること
水星の尾は、見た目の珍しさだけでなく、水星という惑星の成り立ちを知るための重要な手がかりです。
- 表面の組成：外気圏に含まれる元素を調べることで、水星表面の岩石にどのような元素が含まれているかを推定できます。
- 太陽との相互作用：太陽風や太陽光圧が、水星の表面と外気圏をどのように変化させるかを調べられます。
- 大気の逃げる仕組み：水星のように薄い外気圏を持つ天体では、原子がどのように宇宙空間へ失われるのかを直接研究できます。
- 他の惑星研究への応用：太陽に近い環境で惑星がどう変化するかは、太陽系外惑星を考えるうえでも参考になります。
まとめ
水星には、彗星のように太陽と反対方向へ伸びる淡い尾があります。その主役はナトリウム原子で、水星表面から放出された原子が太陽光圧で押し流され、太陽光を受けて発光することで観測されます。
かつては地上観測とMESSENGERによって研究が進められてきましたが、今後はBepiColomboが水星の外気圏、磁場、表面をさらに詳しく調べる段階に入ります。水星の尾は、宇宙の珍しい現象であると同時に、太陽に最も近い惑星がどのように物質を失い、どのように変化してきたのかを知るための観測窓でもあるのです。
文責：ライターズラボ編集部（2026年07月09日（木）06:50執筆）
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