更新: 2020 年 10 月 20 日午後 6 時 41 分 (東部夏時間):以下のストーリーは、NASA がサンプルを収集するためにベンヌの表面に触れることに成功したことを反映して更新されました。
小惑星ベンヌがクローズアップされました。
火曜日に、午後6時12分頃, NASAのオシリス・レックス宇宙船はベンヌの小さな破片を地球に帰還させましたが、そのプロセスにはわずか16秒しかかかりませんでした。 （イベントの録画をご覧いただけますここ.) ミッション開発は10年以上前に始まり、宇宙船の打ち上げからすでに4年が経過しました。サンプルは宇宙船内では安全ですが、地球に戻るのは 2023 年までです。
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なぜこのような苦労をして宇宙の岩石をサンプリングする必要があるのでしょうか？2億マイル以上離れたところ地球から?小惑星はその地味な外見にもかかわらず、科学者たちに多くのことを提供してくれることが判明した。
「それらは私たちの太陽系の始まりからのタイムカプセルのようなものです」とマサチューセッツ工科大学の天文学者でオシリス・レックスのミッションに取り組む科学者の一人であるリチャード・ビンゼルは言う。太陽系が誕生してから 45 億年の間、ベンヌのような小惑星はほとんど変化しませんでした。
「これは、惑星を作るための元の成分をサンプリングするようなものです」とビンゼル氏は言います。
OSIRIS-REx ミッションの起源は 2004 年に遡ります。当時、このミッションの主任研究員でアリゾナ大学の惑星科学者であるダンテ・ローレッタ氏が、NASA の発見プログラムの一環としてこのミッションのバージョンを初めて提案しました。 NASA と航空宇宙会社ロッキード・マーティンによって実施され、その名前はミッションのさまざまな要素を表しています。 「O」は「起源」、つまり太陽系や惑星の起源を表します。ベンヌのような小惑星は、初期の太陽系で衝突して、私たちのような惑星を形成した可能性があります。
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ベンヌはまた、別の起源、つまり生命の成分の潜在的な起源の鍵を握っている可能性があります。一部の科学者は、地球上の炭素の一部は小惑星などの外部源から来た可能性があると考えています。ゴダード宇宙飛行センターのこのミッションのプロジェクト科学者、ジェイソン・ドウォーキン氏は、ベンヌは「石炭のように黒く」見える、つまり小惑星には炭素が豊富に含まれていることを意味すると述べた。いわゆる炭素質小惑星です。そして炭素は生命の発達に不可欠です。
ビンゼル氏によると、生命の原料が本当にベンヌのような小惑星から来たのかどうかについては、科学者の間で激しく議論されているという。しかしそれは可能です。
「100人の科学者に質問したら、おそらく120通りの異なる答えが得られるだろう」と彼は言う。それにもかかわらず、ベンヌには炭素が豊富に含まれていることは間違いなく、その事実は宇宙船に搭載された機器によってすでに確認されています。ビンゼル氏は、MIT とハーバード大学の学生チームによって構築されたこの装置の開発を主導し、ベンヌの表面から放出される X 線放射を分析します。表面のさまざまな要素が X 線放射でどの程度「発光」するかを分析することで、表面が何でできているかを特定できます。
マッシュ可能な光の速度
科学者たちが小惑星からこのサンプルを採取することに熱望するもう 1 つの理由は、炭素質小惑星が壊れやすいことです。科学者には、隕石の形で地球から来た小惑星を研究する機会がたくさんありました。しかし、それらは大気圏で分解する傾向があり、たとえ分解しなかったとしても、地球への降下を無傷で生き残ることはできません。
「隕石が地球に着陸すると、大気によって変化が始まります」とマウント・ホルヨーク大学天文台所長の天文学者トーマス・バーバイン氏は言う。小惑星から採取したばかりのサンプルはこの運命を回避し、科学者がその変化していない化学を研究できるようにします。
ベンヌは単なる炭素質小惑星ではなく、驚くほど近くにある小惑星です。これらの小惑星は通常、火星と木星の間の小惑星帯の外縁で太陽の周りを周回しながら遠く離れています。しかし、ベンヌはたまたま近くにあり、十分に研究できる範囲内にあります。それは潜在的な問題も引き起こします。ベンヌは私たちに近いため、将来地球に衝突する可能性は低いです。
「我々が話しているのは非常に低い確率だ」とビンゼル氏は語った。それでも、ドウォーキン氏は、このミッションの目的の一部は、小惑星が地球に衝突する可能性があるという危険にどのように対処するかを理解しようとすることであると強調した。実は、「OSIRIS-REx」の2番目の「S」は「セキュリティ」を意味しています。科学者は小惑星の方向を変えるなどの措置の実現可能性を理解したいと考えており、そのためには小惑星が何でできているかを知る必要がある。
「恐竜にとってそれは重要でした。私たちは恐竜よりも賢くなりたいのです。」とビンゼル氏は語った。
もちろん、ベンヌが何でできているかを正確に知るには、サンプルが最終的に地球に到達し、最終的にはゴダードのドウォーキン研究室に到達する 2023 年まで待たなければなりません。しかし、科学者たちはすでにオシリス・レックスから多くのことを学んでいます。
「ベンヌは岩だらけでごつごつした地表です」とドウォーキン氏は言うが、これは科学者らもまったく予想していなかった。彼らは、それが比較的滑らかで砂状で、目立った特徴はほとんどないと考えていました。しかし、ベンヌは緩い岩で覆われているため、宇宙船をどこに着陸させるかを決める際にさらなる困難が加わりました。
ミッションのもう 1 つの重要な部分は、リソースの識別、つまり OSIRIS-REx の「RI」です。ベンヌには、氷の形をした鉱物と結合した、かなりの量の水分が含まれているようです。将来、人々は小惑星を資源として、ベンヌの場合は水を利用するようになる可能性がある、とドウォーキン氏は言う。この概念はしばしば「」と呼ばれる。小惑星採掘」
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「宇宙に直接水の市場ができるかもしれない」とスミソニアン天体物理観測所の天体物理学者マーティン・エルビス氏は言う。同氏は、10年以内に、特に宇宙での長期航海に使用するために、小惑星から資源を抽出できるようになるだろうと考えている。エルヴィス氏は、水は宇宙船を動かすために高速で注入したり、酸素と水素ガスの構成成分に分解したりして、ロケット燃料として使用できる可能性があると述べている。
他の科学者も懐疑的だ。 「近い将来、小惑星の採掘が行われるとは思わない」とバーバイン氏は語った。それは非常に高価になるだろうし、OSIRIS-REx が懸命に採取しようとしている小さなサンプルは、水にしても金属にしても、ほとんど何の価値もないだろう、と同氏は語った。
それにもかかわらず、ベンヌへのこのミッションから得られた知識は、私たちの資源の使い方、太陽系の起源についての考え方、生命がどのように進化したかについての理解に影響を与える可能性があります。そして、その理解は OSIRIS-REx にとどまりません。プシュケと呼ばれる金属小惑星へのミッションは2022年8月に打ち上げられる予定だが、木星近くの小惑星の一部を探査するルーシーの打ち上げ日はさらに早い2021年10月となっている。日本の 2 つのミッション、はやぶさおよびはやぶさ 2 もすでに小惑星のサンプルを採取しており、はやぶさ 2 は 12 月にサンプルを持ち帰る予定です。 NASA の DART ミッションでは、小惑星の方向転換の実用性をさらに調査する予定です。
「今は小惑星研究の黄金時代のようなものです」とバーバイン氏は言う。
更新: 2020 年 10 月 21 日午前 11:05 EDTこの記事は、マーティン・エルヴィスが以前に述べたハーバード大学やスミソニアン研究所ではなく、スミソニアン天体物理天文台の天体物理学者であることを反映して修正されました。