Comet Interceptor が解決に役立つ上位 5 つの質問

未知の彗星が地球近傍に接近することが分かったらラグランジュポイントに駐機していた探査機の軌道を変更して接近遭遇で近接観測を行う。以下、機械翻訳。

Comet Interceptor が解決に役立つ上位 5 つの質問
2024年 1月 3日
ESA/科学と探検/宇宙科学/コメット・インターセプター
コメット・インターセプターは、初めて太陽系内部に突入する原始状態の彗星を標的とする。このような物体は、太陽の近くを飛行する場合にのみ検出できるため、近づくのが難しく、ミッションを計画して開始する時間がほとんどありません。だからこそ、コメット・インターセプターは宇宙に駐機され、時が来たら起動して彗星を迎撃することになるのです。

コメット・インターセプターは、 ESA のコズミック・ビジョン・プログラムの 2 つの中心テーマ、「太陽系はどのように機能するのか?」に取り組みます。 惑星の形成と生命の出現の条件は何ですか?

それでは、コメット インターセプターはどのような謎を解決するのでしょうか?

1. 原始的な彗星や星間天体を近くで見るとどのように見えますか?

彗星の構造
物体を遠くから観察すると、その形状や構造に関する大まかな情報しか得られません。彗星の場合は、その表面がコマと呼ばれるガスの雲に覆われているため、これはさらに悪いことです。このガスは、彗星が太陽に近づくと蒸発する氷から発生します。同じプロセスにより、彗星に独特の外観を与える壮観な尾が形成されます。

コメット・インターセプターは、これまで太陽系内部に入ったことのない、またはほとんど入ったことのない、原始的な彗星を詳しく観察する最初のミッションです。これは、太陽の領域の外側から飛来する、いわゆる長周期彗星である可能性があります。あるいは、太陽系の外から飛来する星間天体である可能性もあります。

このミッションでは、彗星の固体核と周囲のガスの三次元地図を作成する予定だ。これは、彗星が通過するときにすべての方向と異なる距離から同時に測定する 3 つの部分に分割することによって行われます。

コメット・インターセプターが行う測定からは、対象となる彗星のクレーターやくぼみ、その外面の埃や岩の多さ、どんな化合物を運んでいるかなどについて知ることができる。

2. 自然のままの彗星は、私たちが知っている彗星とどう違うのですか?
これまでの彗星科学ミッションでは、200年未満で太陽を周回する短周期彗星が対象となっていた。しかし、繰り返し太陽の横を通過しても、彗星が無傷になるわけではありません。太陽の放射線により彗星は加熱されて活動し、ガスや塵が噴出し、元の外観や構成が消去されます。

コメット・インターセプターは、より原始的なタイプの彗星を研究することで、彗星が飛行履歴によってどのような影響を受けるかを教えてくれるでしょう。重要なのは、新しいデータを短周期彗星の測定値と比較することで、何が違うのかがわかるということです。私たちは太陽系についての理解の多くを、過去に研究した短周期彗星に基づいているため、これらの違いは重要です。

3. 初期の太陽系はどのようなものでしたか?
彗星は、数十億年前に外惑星が形成されたときに残された氷の残骸であると考えられています。そのため、彗星の構造と組成は、惑星が形成されたときの太陽系がどのようなものかについて教えてくれます。

ロゼッタによるチュリュモフ・ゲラシメンコ彗星の接近研究では、太陽系の埃っぽい初期には彗星がゆっくりと成長し、複数の赤ちゃん彗星がゆっくりと衝突して合体するときに時々膨らんだ形になることが示された。彗星は、惑星とは異なり、核が圧縮されたり加熱されたりすることがないため、軽く、多孔質で、氷のままです。

形成後、周囲のはるかに大きな微惑星や惑星が重力の「ピンボールゲーム」のように彗星を外側に飛ばした。現在、ほとんどの彗星は数千億キロメートル離れたオールトの雲に住んでいます。

彗星と小惑星の貯蔵庫
そのため、彗星は凍ったタイムカプセルであり、その構成は初期の太陽系を反映しています。オールトの雲の外では、それらは何十億年もの間、凍ったまま変化せずに残っています。時折、木からリンゴを振り落とすように、通過する星の重力の引っ張りによって妨げられ、太陽に向かって逆行することがあります。それらが太陽系内部に再突入したときにのみ、それらは加熱され、太陽風中の粒子の衝突を受け、太陽の磁場を感じ、惑星、月、小惑星と衝突する可能性があります。

重要なことは、太陽系内部に突入する彗星を研究することは、私たちがオールトの雲を直接探査し、それを通して初期の太陽系を探査する唯一の方法であるということです。この「彗星の駐車ガレージ」の存在は何十年も疑われ、理論モデルによって裏付けられてきましたが、あまりにも暗くて遠いため、私たちが直接観測することはできません。

4. 地球上の生命の出現における彗星の役割は何ですか?
彗星はその輝かしい尾で有名です。このような現象が現れるのは、彗星には揮発性物質（比較的低温で固体または液体の状態から蒸気に変化する元素または化合物）が豊富に含まれているためです。これには、地球上の生命の最も一般的な 6 つの元素である炭素、水素、窒素、酸素、硫黄、リンを含む水やその他の化合物が含まれます。そのため、彗星の地球衝突は生命の出現にとって重要であった可能性があります。

重要な問題の 1 つは、地球の水の源です。私たちの青い地球の 71% は水で覆われています。長い間、地球は高温で乾燥した惑星として形成され、水のほとんどは彗星や小惑星の衝突によって生じたと信じられていました。

ESAのロゼッタ計画によって、チュリュモフ・ゲラシメンコ彗星の水が地球上の水とは異なる「風味」を持つことが示されたとき、彗星のこの役割は思いがけず疑問視されるようになった。つまり、彗星の水に含まれる重水素（中性子が追加された水素の異常な形（同位体））と通常の水素の比率は、地球上のそれとは大きく異なります。

ロゼッタは、生命の発達に不可欠な有機物質も検出しました。これには、タンパク質に一般的に見られるアミノ酸のグリシンや、DNA と細胞膜の重要な成分であるリンが含まれます。


彗星は生命の材料を運ぶ
コメット・インターセプターは、さまざまな元素同位体の比率を含め、どの有機分子や生命に関連するその他の成分が標的物体上に存在するかを判定します。多くの化合物と同位体比について、このミッションは長周期彗星や星間天体でそれらを測定する最初のミッションとなる。これは、彗星が地球上の驚くほど急速な生命の出現にどのように貢献したのかという疑問に答えるのに役立ちます。

5. 彗星が地球に衝突することを心配する必要がありますか?
2022 年の映画『Don't Look Up』は、科学者たちが地球に向かって突進する巨大な長周期彗星を検出し、その後、差し迫った破滅から身を守ることができなかった悲劇的でコミカルな失敗の物語を描いています。ここで疑問が生じます – 彗星や星間物体が地球に衝突することを心配すべきでしょうか?

小惑星や彗星は定期的に地球を通過（および衝突）します。これが、ESA の惑星防衛局が地球近傍天体調整センターを設立して、小惑星や彗星の軌道とそれらが地球に衝突する確率を計算する理由の 1 つです。ESA は他の宇宙機関と協力して、飛来する物体をどのようにそらすかについても研究しています。



ハッブルが DART 小惑星衝突破片を捕獲
2022年9月、NASAのDARTミッションは小惑星ディディモスの衛星ディモルフォスに衝突し、世界初の小惑星偏向技術実証で軌道を変えた。2024 年に、ESA のヘラ ミッションは、双子の小惑星の衝突後の状態を調査するために打ち上げられます。

幸いなことに、予見可能な将来に壊滅的な彗星衝突が起こる可能性は、非常に小さいと推定されています。しかし、彗星が地球に衝突するコース上にある場合、現時点ではほとんどの場合、警告時間が短すぎます。通常、数か月前になるまでそれらが来るのを見ることはできず、偏向ミッションには数年、場合によっては数十年のリードタイムが必要です。

「迅速対応ミッション」によって、危険物の検出から調査または宇宙船による方向転換までの時間を短縮できます。これは、事前に構築および打ち上げられ、関連する目標が現れるまで宇宙で待機するミッションです。コメット・インターセプターは惑星防衛ミッションではありませんが、宇宙ミッションを遂行するこの新しい方法を実証する史上初の迅速対応ミッションです。