NASA の DART ミッションが、ターゲットの連星系小惑星に新たな光を当てる

衛星ディモルフォスはYORP効果で加速されたディディモスから弾き飛ばされた岩が集積してできたと思われる。以下、機械翻訳。
NASA の DART ミッションが、ターゲットの連星系小惑星に新たな光を当てる
2024年 7月 30日
記事
小惑星の三角形の尾根 (左から 1 番目のパネル)、いわゆる滑らかな領域、そしておそらくより古く、より荒れた「高地」領域 (左から 2 番目のパネル) は、標高によって制御される傾斜プロセスの組み合わせによって説明できます (左から 3 番目のパネル)。4 番目のパネルは、ディディモスがディモルフォスを形成するために経験したと思われるスピンアップの混乱の影響を示しています。
ディディモスで観察されたさまざまな地質学的特徴は、研究者がディディモスの起源の物語を語るのを助けました。小惑星の三角形の尾根 (左から 1 番目のパネル)、いわゆる滑らかな領域、そしておそらくより古く、より荒れた「高地」領域 (左から 2 番目のパネル) は、標高によって制御される傾斜プロセスの組み合わせによって説明できます (左から 3 番目のパネル)。 4番目のパネルは、ディディモスがディモルフォスを形成する際に経験したと思われるスピンアップの混乱の影響を示しています。
クレジット：ジョンズホプキンスAPL / Olivier Barnouin
2022年に宇宙船を小惑星衛星ディモルフォスに意図的に衝突させたNASAのDART（二重小惑星リダイレクトテスト）ミッションから収集されたデータを研究して、ミッションの科学チームは、ターゲットの連星小惑星システムの起源と、DART宇宙船がディモルフォスの軌道を変更するのに非常に効果的だった理由に関する新しい情報を発見しました。

ネイチャーコミュニケーションズに最近発表された5つの論文で、チームは衛星ディモルフォスと親小惑星ディディモスを含む連星小惑星システムの地質を調査し、その起源と進化を特徴付け、物理的特性を制限しました。

「これらの発見は、小惑星が時間の経過とともに変化する方法についての新たな洞察を与えてくれます」と、ワシントンのNASA本部で太陽系小天体の主任科学者を務めるトーマス・スタトラーは述べています。 「これは、惑星防衛の焦点である地球近傍天体を理解する上で重要であるだけでなく、惑星形成のこれらの残骸から太陽系の歴史を読み取る能力にとっても重要です。これは、DART から得られた豊富な新知識の一部にすぎません。」

メリーランド州ローレルにあるジョンズ ホプキンス応用物理学研究所 (APL) のオリビエ バルヌーインとロナルド ルイス バルーズは、両方の小惑星の地質を分析し、表面の材料と内部の特性について結論を出した論文を主導しました。DART と、イタリア宇宙機関 (ASI) が提供したそれに付随する LICIACube キューブサットによって撮影された画像から、チームは、さまざまなサイズの岩石が特徴的な、より小さな小惑星ディモルフォスの地形を観察しました。これに比べて、より大きな小惑星ディディモスは、標高が低いほど滑らかですが、標高が高いほど岩が多く、ディモルフォスよりもクレーターが多くなっています。著者らは、ディモルフォスはおそらく大規模な質量放出イベントでディディモスから分離したと推測した。

小さな小惑星の自転を加速させる自然現象があり、これらの現象がこれらの天体の形状を変えたり、表面から物質を強制的に分離させたりしている可能性を示す証拠が増えている。

分析により、ディディモスとディモルフォスはどちらも表面特性が弱いことが示唆されたため、チームはディディモスの表面年齢がディモルフォスの40～130倍古く、前者は1250万年、後者は30万年未満と推定している。ディモルフォスの表面強度が低いことが、DARTが軌道に及ぼす大きな影響の一因となった可能性が高い。

「DARTがディディモス系で収集した画像とデータは、地球近傍小惑星連星系を地質学的に詳しく観察するユニークな機会を提供した」とバルヌーイン氏は述べた。 「これらの画像からだけでも、ディディモスとディモルフォスの地球物理学的特性に関する多くの情報を推測し、これら2つの小惑星の形成に関する理解を深めることができました。また、DARTがディモルフォスの移動に非常に効果的だった理由もよりよく理解できました。」

NASA DART - asteroid Didymos growth of its equatorial ridge and Dimorphos formation
Barnouin et al. (2024) で説明されている内部および表面特性に基づいて、このビデオは、小惑星ディディモスのスピンアップがどのようにしてその赤道尾根の成長と、クリップの終わり近くで前者の周りを回っているのが見えるより小さな小惑星ディモルフォスの形成につながったかを示しています。粒子は速度に応じて色分けされ、上部にはスケールと、絶えず変化するディディモスのスピン周期が表示されています。
クレジット: ミシガン大学/Yun Zhang、ジョンズホプキンス大学APL/Olivier Barnouin
ローマの国立天体物理学研究所 (INAF) の Maurizio Pajola 氏と共著者は、2 つの小惑星の表面にあるさまざまな岩石の形状とサイズ、およびそれらの分布パターンを比較した論文を発表しました。彼らは、ディモルフォスの物理的特性から、親小惑星ディディモスから受け継いだ物質から段階的に形成された可能性が高いと判断しました。この結論は、一部の連星小惑星系は、より大きな主小惑星の残骸が新しい小惑星に蓄積して発生するという一般的な理論を補強しています。
小惑星の衛星。

同じく INAF の Alice Lucchetti 氏と同僚は、熱疲労 (熱によって引き起こされる物質の徐々に弱くなり割れる現象) により、ディモルフォスの表面の岩石が急速に砕け、表面に線ができて、このタイプの小惑星の物理的特性がこれまで考えられていたよりも急速に変化する可能性があることを発見しました。DART ミッションは、このタイプの小惑星でこのような現象が初めて観測された可能性があります。

フランスのトゥールーズにある ISAE-SUPAERO の研究者 Naomi Murdoch 氏と同僚の指導の下、学生の Jeanne Bigot 氏と Pauline Lombardo 氏が率いた論文では、ディディモスの支持力 (加えられた荷重を支える表面の能力) が、地球の乾燥した砂や月の土壌の少なくとも 1,000 倍低いことが判明しました。これは、小惑星を移動させる目的を含め、表面の反応を理解し予測するための重要なパラメーターと考えられています。

ISAE-SUPAERO の Colas Robin 氏と共著者は、ディモルフォスの表面の岩石を分析し、イトカワ、リュウグウ、ベンヌなどの他のラブルパイル小惑星の岩石と比較しました。研究者らは、岩石が類似した特徴を共有していることを発見しました。これは、これらのタイプの小惑星はすべて、同様の方法で形成され、進化したことを示しています。研究チームはまた、DART 衝突地点周辺の岩石が細長いことから、衝突処理によって形成された可能性が高いことを示唆しています。

これらの最新の研究結果は、ディディモス システムの起源に関するより強固な概要を形成し、このような惑星がどのように形成されたかについての理解を深めます。ESA (欧州宇宙機関) の Hera ミッションは、史上初の惑星防衛テストの余波をさらに分析するために 2026 年に DART の衝突地点を再訪する準備を進めていますが、この研究は Hera が何を発見するかについての一連のテストを提供し、惑星防衛能力を強化しながら現在および将来の探査ミッションに貢献します。

ジョンズ ホプキンス APL は、NASA の惑星防衛調整局の DART ミッションを、同局の惑星ミッション プログラム オフィスのプロジェクトとして管理しました。NASA は、南カリフォルニアのジェット推進研究所、メリーランド州グリーンベルトのゴダード宇宙飛行センター、ヒューストンのジョンソン宇宙センター、クリーブランドのグレン研究センター、バージニア州ハンプトンのラングレー研究センターなど、複数のセンターからこのミッションにサポートを提供しました。

DART ミッションの詳細については、次の URL をご覧ください:
https://science.nasa.gov/planetary-defense-dart