エベレスト山の 25 倍の大きさの巨大な金属の塊が宇宙を漂っている様子を想像してみてください。イメージを思い浮かべるのは難しいですか？心配する必要はありません。それは、そのような物体をこれまで間近で見たことがなかったからです。しかし、今から 5 年後にすべてが明らかになります。
2026 年 1 月は、NASA の新しい宇宙船がプシュケと呼ばれる小惑星に到着する予定日です。ギリシャの魂の女神にちなんで名付けられたプシュケは、1852 年 3 月 17 日にイタリアの天文学者アンニーバレ デ ガスパリスによって発見されました。火星と木星の間の小惑星帯で最も重い天体の 1 つです。現代の推定では、メインの小惑星帯にある数百万個の小惑星に広がる全質量の約 1% が含まれていることが示唆されています。しかし、プシュケを特別なものにしているのは小惑星の組成です。
直径約 230 km でジャガイモのような形をしたプシュケの密度は非常に高く、天文学者はそれが金属でできているに違いないと考えています。また、天文学者が岩石鉱物の痕跡を探すとき、その表面で跳ね返る太陽光を分析することによって、彼らが探している明確なマーカーを見つけることができません.
プシュケが本当に金属であり、疑いの余地がほとんどないように見えるほど多くの研究が行われている場合、46 億年前に地球を含む惑星がどのように形成されたかについての秘密を保持している可能性があります。これらの秘密を解き明かすことが、プシュケ ミッションの原動力です。
天文学者がプシュケがどのように形成されたのかを考えてみると、そのような濃度の金属が存在できる場所は 1 か所だけです。そしてそれは、地球、火星、太陽系内惑星などの岩石惑星の心臓部にあります。
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これらの世界の 1 つを切り取ることができれば、マントルとして知られる深いケイ酸塩層に囲まれた金属コアと、薄い岩の地殻が見つかるでしょう。コアは主に鉄とニッケルでできているのに対し、マントルは鉱物カンラン石を特徴とし、地殻は主に玄武岩で構成されています。
この階層化は、分化と呼ばれるプロセスによって生成されます。分化は惑星形成の最終段階、つまり惑星が溶ける段階で起こると考えられています。この状態では、金属などの密度の高い物質は中心に沈み、岩などの軽い物質は表面に浮かびます。
では、プシュケはかつて、太陽系の歴史の初期に粉々に砕かれた生まれたばかりの惑星の中にいた可能性があるのでしょうか?それが、プシュケのミッションが調査するように設計されているものです。このシナリオが真実であることが判明した場合、天文学者は多くの説明をしなければならないため、これは一か八かの勝負です。
ラ・パルマ島のカナリア天体研究所の小惑星科学者であり、近地球オブジェクト モデリングと保護のためのペイロード (NEO-MAPP) プロジェクトの一部である Julia de Leon 博士は、「マントルの欠落問題と呼ばれています」と述べています。
議論は次のようになります:プシュケが本当に粉々になった惑星のコアの一部だった場合、残骸の残りはどこにあるのでしょうか?太陽系の小惑星のほとんどは原始的で未分化な天体です。粉々になった世界のマントル物質を表すカンラン石に富む小惑星はほとんど見られません。
ひどくなる。長い間地球に落ちてきた隕石のかなりの部分は、破壊された世界の中心部から予想される通り、主に鉄でできています。しかし、科学者がそれらを分析して他の化学物質の痕跡を探すと、その結果は驚くほど多様です。
「分析は、鉄隕石が少なくとも 50 か 60 の異なるコアから来た可能性があることを示唆しています」と de Leon は言います。
一見すると、それは太陽系の形成中に粉々に砕かれた50または60の惑星を意味します.天文学者がこれらの運命の世界の1つでも説明するのに十分なマントルの破片を見つけることができないことを考えると、それはあまりにも多すぎるようです.これは、プシュケへのミッションが解き明かさなければならない難問です。
ミッションへの道のりは 10 年前、アリゾナ州立大学の惑星科学者であるリンディ エルキンス タントン博士がアメリカで開催された月惑星会議で講演を行ったときに始まりました。同僚と一緒に、彼女は差別化のための新しい仮説を提示していました.彼女の見解では、ほぼ完全な惑星ではなく、より小さな小惑星が、少なくとも融解と分化のプロセスを開始するのに十分な熱を生成する可能性があります.
このアイデアの鍵となったのは、星の爆発で生成された放射性同位元素であるアルミニウム 26 が太陽系の起源に豊富に存在していたという証拠が増えていたことです。これは、太陽系が形成される直前に近くの星が爆発したことを示唆していました.
これらの最初の微惑星が形成されたとき、それらは自然に大量の放射性アルミニウムを含んでおり、他の同位体と同様に、その崩壊によって熱が発生しました。その後、この熱はいくつかの微惑星の内部を溶かし、内部で分化できるようにしましたが、Elkins-Tanton によれば、それらは完全には融解していない可能性があり、したがって外部は未分化のままでした。
したがって、これらの小惑星がその後の衝突で粉砕されたとき、鉄のコアが明らかになりましたが、周囲の岩石はまだ原始的に見え、マントルの欠落の問題を解決しました.このアイデアは、カンファレンスでの健全な議論と予想外のオファーに火をつけました。ジェット推進研究所の数人の科学者が突然彼女にメールを送り、仮説を検証するミッションを提案したいと言いました。 「小惑星帯に出て、これが起こったのか、どこで起こったのかを調べてみましょう」と Elkins-Tanton は言います。
そして、それがミッションの始まりでした。 Elkins-Tanton が主任研究員になり、現在、2022 年 8 月の打ち上げに向けてミッションを先導する最終段階にあります。
ミッションには一連の科学機器が装備されています。さまざまな波長で高解像度の画像を提供するマルチスペクトル イメージャーがあります。これにより、チームはプシュケの表面に露出した金属と岩の領域を特定して区別できるようになります。この種の小惑星はこれまで誰も見たことがないため、どのように現れるかは誰にもわかりません.
「プシュケの表面がどうなるか楽しみです。それは本当に非常に珍しくて奇妙かもしれません。まったく奇妙に見えることを願っています」と Elkins-Tanton は言います。
画像は、露出した金属の大きな領域を示している可能性があります。その場合、他の小惑星を覆っているクレーターは奇妙に見えるかもしれません。なぜなら、衝突は金属と岩石で異なる方法で起こるからです。 「かなり変わった形が見られると思います」と Elkins-Tanton は言います。
金属がレゴリスを形成できるかどうかは明らかではないため、そのような衝突で作成されたレゴリスとして知られる粉砕された岩石もプシュケにない可能性があります。これらすべてが、小惑星がどのように見えるかを予測することを非常に困難にしています.
また、プシュケの表面の化学元素を測定するガンマ線および中性子分光計もあり、全体的な組成を推定できます。マルチスペクトル イメージャーが岩石や金属の領域を特定する一方で、分光計は金属の組成を与え、何が起こったのかを明らかにするため、これは de Leon が最も興奮しているデータです。 「この情報を教えてくれるのは化学分析だけです」と彼女は言います。
次に、プシュケに磁場があるかどうかを検出する磁力計があります。これは、その過去を理解するために重要です。その理由は、溶けた鉄のコアがダイナモのように働き、磁場を発生させるからです。これは、今でも地球のコアで私たちの足元で起こっています。
コアがエネルギーを放射して固化すると、結果として得られる固体の鉄の塊の一部がその磁場の痕跡を保持します。 「プシュケでその強力な磁場を見つけたら、それがコアの一部であることがすぐにわかり、それを基に構築できます。ですから、すぐに見つけられるのは素晴らしいことです」と Elkins-Tanton 氏は言います。
彼らは確かに彼らの仕事を切り詰めました。彼らはプシュケの起源を調査し、失われたマントルの問題を説明しようとするだけでなく、プシュケと同じ親体から来た可能性のある隕石のファミリーも存在します.それらは CB コンドライトと呼ばれ、丸い岩滴を取り囲む非常に高い割合の金属を示します。 1 つの考えは、それらはプシュケを発掘したのと同じ衝突からの「スプラッシュ」であるというものです。
プシュケのようなミッションにより、小惑星帯を非常に正確に調べることができるようになり、惑星形成の一般的なプロセスを理解できるだけでなく、さまざまな天体を特定のイベントに関連付けることができるようになるというのは、信じられないことです。
このミッションに関するもう 1 つの驚くべき考えは、不測の事態に備えることです。 Elkins-Tanton 氏は次のように述べています。そして、そのプシュケは私たちを驚かせ、それがまったく別のものであることを示してくれるでしょう。」
そして、結局のところ、それがおそらく科学の最も美しいところです。
- この記事は、BBC Science Focus Magazine の第 362 号に最初に掲載されました – 購読方法はこちら
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