彗星は災害や病気を予言する空の幽霊のような幻影だと考えられて以来、私たちは長い道のりを歩んできました.現在、これらの神秘的な天体は、太陽系の歴史の初期の時代へのタイム カプセルであることがわかりました。
彼らは、惑星が形成されていた時代について教えてくれます。彗星はまた、初期の地球に存在し、生命の起源に寄与した可能性のある化学成分のいくつかを明らかにすることができます.
したがって、世界中のさまざまな宇宙機関が宇宙船で彗星を探査することに熱心であることは驚くことではありません。現在開発中のコメット インターセプターは、2028 年に打ち上げ予定であり、これらの氷体をより詳細に調べることができます。しかし、彗星を訪れるのは決して初めてのミッションではありません。
1986 年、ヨーロッパ、ソ連、日本は、ハレー彗星を通過するミッションを開始しました。これらの中で、最も接近した宇宙船は、欧州宇宙機関 (ESA) のジオット ミッションでした。それは、彗星の氷の核の最初の画像を提供し、表面のジェットからガスが宇宙に向かって発射されていることを示しました.
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ESA のより最近の彗星ミッションであるロゼッタは、彗星 67P/チュリュモフ ゲラシメンコとランデブーし、2014 年から 2016 年までの 2 年間追跡を行いました。彗星が太陽に近づくにつれてどのように振る舞うかについて前例のない情報を明らかにしました。再び深宇宙。
1つのことが非常に明確になりました。 「彗星の表層では多くの進化の過程が進行しています。私たちがロゼッタで観察していたとき、表面は実際に変化しました。
彼らは、ある地域が侵食され、他の地域が地表に戻ってくる物質に埋もれているのを観察しました。 「彗星が浸食されることは常に知っていましたが、太陽を通過するたびに変化する程度は、Rosetta から本当に学んだことです」と Snodgrass 氏は言います。
他にはないミッション
これは、天文学者にとって良いニュースでもあり悪いニュースでもあります。これは、彗星がどのように機能するかについてこれまで以上にわかっていることを意味しますが、彗星の表面が元の惑星の構成要素の原始的な記録ではないことも示しています。これまでに訪れた彗星はすべて短周期彗星と呼ばれています。
それらは、太陽系の外側、巨大な惑星を超えて形成された古代の天体であり、その後、太陽の周りのより近い軌道に落ちました.ここでは、おそらく元の状態からは認識できないほど、定期的に日光を浴びて変更されています.
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ありがたいことに、惑星がどのように形成されたかを理解するのに役立つ、長周期彗星と呼ばれる別のクラスがあります。これらは巨大な軌道上にあります。 1997 年、ヘール ボップ彗星が空に現れ、18 か月間肉眼で見えました。現在の軌道に基づくと、最後に地球に接近したのは約 4,200 年前である可能性があります。
1年前の1996年、百武彗星が約7万年かけて公転する軌道を通過しました。これらすべての彗星の表面は、本来の状態により近いはずです。
初めて太陽に向かって落ちる時折の彗星もあります。これらは、初期の太陽系の秘密を解き明かそうとするなら、本当に調べる必要があるものです.
天文学者は、原始的であるだけでなく、もともと巨大な惑星の間に形成されたものであると考えており、そもそも惑星を構成していた実際の構成要素をよりよく表している.新しく形成された惑星との重力相互作用により、それらは広大な距離に放り出されましたが、そこでは極度の寒さがそれらを保存しました.
間近で見ることができれば、初期の太陽系のまったく異なる領域を調べる機会になるでしょう。しかし、いつ来るかはわかりません。また、宇宙船の設計と構築には 10 年の大半を要し、その間に彗星は姿を消しました。では、どうやって間近で見ることができるのでしょうか?
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そこで登場するのがコメット インターセプターです。ESA はスノッドグラスに資金を提供しており、彼とユニバーシティ カレッジ ロンドンのゲラント ジョーンズ教授がミッションの首謀者となります。コメット インターセプターは 2028 年に打ち上げられ、目的の彗星が見つかるまで宇宙で待機します。
ただし、特定の彗星を念頭に置いているわけではないため、ミッションの設計と計画はユニークです。 「目標が何であるかを最初に理解せずにミッションを設計した人はいません。これは非常に未知の領域です」と Snodgrass 氏は言います。
通常、宇宙ミッションには特定の目標があり、エンジニアは最適な軌道を計算できるため、必要な燃料の量、燃料タンクのサイズ、ミッションに使用できる質量を知ることができます。科学機器。言い換えれば、ターゲットが宇宙船を定義します。
提案された出会いにより、設計チームはソーラーパネルと機器を配置する最適な場所を見つけることもできます。コメット・インターセプターについては、これらのことは何も知られていません。チームは、ターゲットにどの方向から接近するか、彗星が太陽からどのくらい離れているか、または地球からどのくらい離れているかを知りません。そのため、非常に柔軟なミッションを設計する必要があります。
惑星形成の謎
コメット インターセプターは、ロゼッタが彗星 67P で撮影したものと同等の品質で彗星の表面の画像を撮影し、2 つの彗星の組成の違いを調べます。 「そのような彗星の化学組成は、67P のような彗星とは大きく異なる可能性があると予想しています」と、ケント大学の彗星専門家である Stephen Lowry 教授は言います。
これは、それらが太陽の近くで形成されたためです。つまり、より暖かい環境が表面の有機分子の数と種類に影響を与えることを意味します.
長周期彗星は、惑星が激しく形成されたか穏やかに形成されたかを明らかにする可能性があるため、異なる可能性があるのは化学だけではありません。 「Rosetta の上位 5 つの結果の 1 つは、彗星の形状でした」と Lowry 氏は言います。
彗星 67P はダンベル型の天体で、分析の結果、独立して形成された 2 つの彗星が融合した結果であることが示されました。それは、完全に形成された彗星が穏やかに合体していることを示したので、大きな結果でした。彼らの衝突速度は、歩く程度だったに違いありません。
しかし、惑星形成はもっと激しく行われたと考えられていました。このパターンが長周期彗星で繰り返される場合、惑星形成に関する私たちの考え全体を修正する必要があることを意味している可能性があります.
ミッションのターゲットの探索は、大胆な新しい望遠鏡プロジェクトが運用を開始する 2022 年に始まります。大型シノプティック サーベイ テレスコープ (LSST) は、現在チリで建設中です。幅 8 メートルのミラーにより、LSST は数夜ごとに全天をスキャンできます。
太陽系には、現在存在が知られているよりも数百、数千もの彗星や小惑星が発見されることが期待されています。 2028 年に予定されているコメット インターセプターの打ち上げ前に、ターゲットを見つけることさえできます。
「実際には、ターゲットの選択肢がそれほど大きくなるとは思っていません。ミッションが実施されなければならない期間内に、私たちが行けるのはおそらくほんの一握りでしょう」とスノッドグラスは言います。
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その一握りの中から、本当に珍しいもの、つまりまったく別の太陽系から来た彗星を見つける可能性もあります。天文学者は、2017 年のオウムアムアと 2018 年のボリソフから始まる 2 つの星間天体を特定しました。
これらの天体は両方とも、太陽の重力に拘束されておらず、途中で太陽の重力によって偏向されて、単に太陽系を通過しているに違いないことを示す軌跡をたどっています.
彼らがどの星の周りで形成したかを言うことはほとんど不可能ですが、彗星を間近で見ることは、他の星の周りでの形成プロセスが私たちの太陽系で起こったものと似ているかどうかを知る魅力的な方法です.
「別のシステムから来たものを実際に見て、それがどのように異なっているか、またはどのように似ているかを確認するのは興味深いことです」と Snodgrass 氏は言います。科学チームは「それを目指しましょう」と言います。本当に断ることができないような機会になるでしょう。」
星間訪問者
2017 年、天文学者は、私たちの太陽系を通過するまったく異なる太陽系からの彗星を特定しました。ハワイのハレアカラ天文台にある Pan-STARRS 望遠鏡によって発見されたこの惑星は、ハワイ語で「スカウト」を意味する「オウムアムア」と呼ばれていました。最初は、彗星のような尾を示さず、コマとして知られる周囲のガス雲もなかったため、小惑星のように見えました。
しかしその後、太陽や惑星の引力では説明できないほど加速し始めました。これは、それがエイリアンの宇宙船であるという皮肉な見出しにつながりましたが、そのような行動はまさに彗星が行うことです.これは、太陽からの熱が彗星の表面の下にある氷からガスを放出し、逃げるガスが小さなロケット モーターのように機能するために発生します。
2018 年には、別の星間彗星が太陽系を通過していることが確認されました。ボリソフと呼ばれるこの惑星は、2019 年 12 月に太陽に最も接近し、毎秒 2 キログラムの塵と 60 キログラムの水を失っていると推定されました。
「オウムアムア」について詳しく読む:
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コメット インターセプターを使用して別の太陽系から何かを見るというアイデアは、科学チームにとって明らかに魅力的ですが、実際に太陽系をターゲットにする可能性についても現実的です。
「正直になれるチャンスはほとんどありません」とスノッドグラスは言います。これは、彼らがどのくらいの頻度で通り過ぎるか分からないためです。何年にもわたって2つを特定できたのは、単に運が悪いだけかもしれません。 2022 年に LSST が作業を開始すると、天文学者はより多くのことを知ることになります。
地球上の生命の秘密を解き明かす
コメット・インターセプターがどのターゲットに向かうかに関係なく、天文学者はすでにその後何をすべきかを計画しています。そして、彼らにとって重要な問題は、地球上の生命の起源において彗星が果たした役割であり、その表面化学の目録を作成することに帰着します.
特に、天文学者は炭素を含む分子を探します。これらの分子は、地球上の生命にとって不可欠になったため、「有機分子」と呼ばれることがよくあります。 「有機物質の組成は非常に重要です」と、イタリアのローマにある宇宙天体物理学および惑星学研究所 (INAF-IAPS) の彗星科学者である Gianrico Filacchione は言います。
「特定する必要のある有機化合物の宇宙があります」と、Filacchione は言います。そして、それを決定的に行う唯一の方法は、サンプルを地球に持ち帰り、現在の実験装置を最大限に活用して分析することです.
そのために、Filacchione と同僚は、宇宙機関の 2050 年長期計画の一環として、ESA に AMBITION ミッションを提案しました。開発に選ばれた場合、AMBITION は彗星に着陸し、氷の物質のサンプルをすくい上げて、極低温カプセルに入れて地球に戻します。 「彗星の破片を地球に持ち帰ることは、彗星ミッションの聖杯です」と、Filacchione は言います。
しかし、今のところ脚光を浴びているのはコメット・インターセプターです。 「太陽系にやってくる彗星を初めて見に行くチャンスです。何十億年も経った今でも、表面は変わらないでしょう」とスノッドグラスは言います。
しかし、それを理解するには、宇宙ミッションの設計と計画の方法を書き直す必要があります。それ自体が頭痛の種になるだろうが、Snodgrass 氏は、困難というよりは刺激的だと感じていると言います。とはいえ、彼はユーモアを交えて付け加えます。
