生命の宇宙の起源を探す

オシリス-レックス。はやぶさ２。この 2 つの名前を書き留めておいてください。今後数か月から数年の間に、それらについて多くのことを耳にすることになるでしょう。これらの宇宙船は、1 つは NASA によって、もう 1 つは宇宙航空研究開発機構 (JAXA) によって運営されており、この夏、それぞれ対象の小惑星の周りの軌道に投入されます。それらは、太陽系の起源、地球との衝突コースで小惑星をどのように偏向させるか、さらには地球生命の分子起源について、多くのことを教えてくれると約束しています.

NASA の OSIRIS-REx と JAXA のはやぶさ 2 はどちらもサンプルリターン ミッションです。つまり、小惑星の表面にそっと触れて古代の物質のスクープを収集するだけでなく、それを安全に地球上の熱心に待っている科学者に戻すことを意味します。 .深宇宙でのこの種の帰還ミッションは途方もなく複雑であり、両方の探査機はエンジニアリングの驚異です。日本の探査機は、2010 年に小惑星イトカワから少量のサンプルを返した以前の小惑星探査ミッション「はやぶさ」のフォローアップです。多くの不具合に見舞われたにもかかわらず、「はやぶさ」は、着陸するように設計された最初の宇宙船であるなど、一連の成果を上げました。小惑星から離陸し、小惑星のサンプルを地球に持ち帰った最初の人物です。

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はやぶさ 2 は、前任者と同じ基本的な宇宙船構造を使用していますが、いくつかの技術的進歩とともに、信頼性を向上させるために、より多くのバックアップ システムを組み込んでいます。通信アンテナと誘導システムのアップグレードと同様に、はやぶさ 2 のイオン エンジンは、前任者よりも 25% 強力であり、探査機は、離れた小惑星の表面への最終降下を自律的に制御できるようになります。はやぶさ 2 は、それ自体が母船のようなものでもあります。小さな着陸船と 3 台のローバーを小惑星の表面に展開して、より近くで観察し、さまざまな場所に移動することができます。

一方、NASA の OSIRIS-Rex (Origins、Spectral Interpretation、Resource Identification、Security、Regolith Explorer) は、米国初の小惑星サンプルリターン ミッションとなります。この宇宙船は、はやぶさ 2 の約 2 倍の大きさで、イオン エンジンを使用するのではなく、標準のロケット スラスターを発射して、目標の小惑星への軌道を加速します。この夏に到着すると、両方のミッションで対象となる小惑星を約 1 年半調査し、表面をマッピングし、分光法を使用して鉱物を遠隔で検出します。科学者はこれらの結果を使用して、はやぶさ 2 と OSIRIS-REx がサンプルを収集するために降下する小惑星の最適な場所を決定するのに役立ちます。

タイムカプセル

小惑星は、惑星の形成から残された原始的な物質を表しているため、重要です。それらは、太陽系の始まりから物質を保存する、地球の創造前のタイムカプセルのようなものです.それらを間近で研究することにより、科学者は太陽系の形成と発展に関するいくつかの非常に基本的な質問に答えられることを望んでいます.具体的には、岩石惑星が形成される物質を観察できるようにすることで、地球のような惑星がどのように生まれたかを理解するのに役立ちます.

さらにエキサイティングなことに、OSIRIS-REx とはやぶさ 2 の両方が炭素質小惑星に送られています。この種の宇宙岩は、炭素化合物と水を含む鉱物の割合が高く、アミノ酸などの有機化学物質とともに、海を満たすために原始地球に大量の水を届けたと考えられています。はやぶさ 2 のプロジェクト マネージャーである津田雄一博士は次のように述べています。望遠鏡の観測は、それが多くの炭素と水関連のミネラルを含んでいることを示唆しており、地球上の生命がどのように可能になったかについての重要な手がかりを与えてくれます.この種の小惑星を探査したりサンプリングしたりしたことはこれまでになかったので、これらのミッションは本当にエキサイティングです。」

有機化学は、地球上のすべての生命の構成要素を形成しています。生物の細胞は、特定の分子が結合して長い鎖になっています。タンパク質を構成するアミノ酸。 DNA と RNA を作るヌクレオチド塩基。そして、細胞の外膜を構成する長くて油っぽい鎖。これらの化学構成要素の多くは、宇宙を漂う冷たいガス雲や、死にかけている古い星の周りの暖かい領域で、「天体化学」として知られているものを通じて、宇宙で形成されることがわかっています。新しい太陽系が形成されるときにこの物質が重力下で引き寄せられると、有機分子が小惑星や彗星に取り込まれます。そのため、小惑星は完全に形成された細胞を若い惑星に届けることはありませんが、生命の起源に多くの構成要素を提供した可能性があります。これらの小惑星で有機分子を見つけることは、この考えを支持するでしょう.

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アミノ酸のような有機分子は、以前に地球に着陸した隕石で発見されていましたが、科学者が小惑星から直接炭素質物質を手に入れることができるのはこれらのミッションが初めてです。隕石は自然に原始宇宙の岩石の塊を私たちに届けますが、着陸するとすぐに、地球の環境からの汚染の影響を受けやすくなります.そのため、サンプル返却ミッションは研究者にとって非常に重要です。材料はソースから収集され、ロボット宅配便によって急いで戻ってきます。

サラ・ラッセル教授は、ロンドンの自然史博物館の惑星科学者であり、OSIRIS-REx によって返された物質に関する予備調査のいくつかを実行します。 「私はキャリア全体で隕石に取り組んできましたが、どのような種類の小惑星や、太陽系のどこから来たのかはよくわかりません」と彼女は説明します。 「OSIRIS-REx は、私たち自身のサンプルを選ぶための壮大な遠足に行くようなものです。2023 年に地球に戻ってくるとき、それは本当に素晴らしい瞬間になるでしょう。隕石学者の夢が叶います!」

NASA と JAXA の両方がターゲットの小惑星を選んだのは、研究者が研究する原始的な炭素質物質を提供するためです。しかし、彼らはまた、おおよそ適切なサイズ (探査機が軌道を周回するのに十分な重力がある) であり、回転が速すぎず (探査機が安全に着陸できるようにするため)、地球に近い軌道にある小惑星も必要としていました。プローブは実際に到達できます。 「これらの基準をすべて満たす小惑星は、実際には非常にまれです」と、はやぶさ 2 のイオン エンジンの開発を主導してきた国中仁教授は述べています。 NASA の科学者たちは小惑星 101955 ベンヌをミッションに選びましたが、JAXA のはやぶさ 2 は 162173 リュウグウに向かっています。そして彼らは驚くほど大胆な方法でサンプルを収集します.

OSIRIS-REx は、ベンヌの軌道に乗った後、実際に着陸することなく小惑星の表面に向かってゆっくりと降下し、ソーラー パネルを上に折りたたんで保護します。ここでは、ロボット アームを伸ばして窒素ガスを急激に噴き出し、粒子を収集ヘッドに吹き飛ばします。わずか 5 秒後にサンプル コレクターが閉じ、OSIRIS-REx は自動的に表面から離れ始めます。 60g から 2kg のものが集められると、この貴重な貨物は再突入カプセルに封印され、地球に向けて発射されます。そこで、ユタ州の地面に安全にパラシュートで降下して回収されます。

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はやぶさ２はさらに革新的です。それは、2.5kg の銅の発射体と成形されたプラスチック爆薬からなる、小型キャリーオン インパクター (SCI) と呼ばれる装置を搭載しています。この爆発物は、時速 7,000 km 以上でリュウグウの表面に銅のインパクターを発射し、クレーターを吹き飛ばします。その間、はやぶさ 2 は小惑星の向こう側を飛び回り、飛行中の榴散弾から身を守ります。探査機から解放されたカメラが衝突を監視し、探査機がクレーターに戻ってサンプルを収集する前に、画像をはやぶさ 2 に送信します。これにより、はやぶさ 2 は小惑星の内部構造を分析し、紫外線や太陽風にさらされていない物質を収集することができます。

着信！

OSIRIS-REx とはやぶさ 2 には、地球の起源と生命の条件を教えてくれるだけでなく、別の重要な目的があります。ベンヌとリュウグウは地球に近い太陽を周回しているため、地球に危険を及ぼす可能性のある小惑星の一種でもあります。小惑星は、私たちの惑星の歴史を通して地球に激突してきました.6600万年前の大量絶滅では、恐竜が絶滅し、すべての動植物種の約4分の3が絶滅し、メキシコ湾の巨大な衝突クレーターと一致しました.メキシコの。ベンヌとリュウグウは、その絶滅イベントを引き起こした可能性のある小惑星よりもはるかに小さく、どちらも差し渡しが 1 km 未満ですが、人口密集地域に衝突した場合、結果は依然として壊滅的です。たとえば、ベンヌの軌道は 6 年ごとに地球に接近し、2169 年から 2199 年の間に 1,410 分の 1 の確率で地球に衝突する可能性があると計算されています。

OSIRIS-REx は、ヤルコフスキー効果として知られるプロセスを通じて、ベンヌのような小惑星の軌道が時間とともにどのように変化するかを理解するのに役立ちます。これは、太陽で暖められた小惑星の表面からの赤外線放射によって引き起こされる小さな力ですが、長期間にわたって物体の軌道を大きく動かすことができます。 OSIRIS-REx は、この効果と、ベンヌが将来地球に衝突する可能性についてそれが何を意味するかを研究します。この探査機は、小惑星の物理的特性も測定します。 「ベンヌのような小惑星の内部構造を理解することは重要です。 「それは単一の体ですか、それとも複数の大きな岩がゆるく結合されたものですか？小惑星が衝突コース上にある場合、小惑星をそらそうとする最善の方法を決定する前に、これを知る必要があります。」

これらのミッションは、その大胆さだけでなく、その視野の広さにおいても目を見張るものがあります。地球上の生命の起源から、ここでの生存にまつわる生命の保護まで、OSIRIS-REx とはやぶさ 2 は、宇宙における私たちの位置に新たな洞察を提供することを約束します。

これは BBC Focus の第 325 号からの抜粋です。 雑誌。

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