NASAのルーシーが振動するピーナッツ型の小惑星を明らかに – NASA Science

小さな小惑星でも複雑な生活を送っています。昨年の小惑星ドナルド・ジョンソンの接近飛行中に、NASAのルーシー宇宙船は、この小惑星が比較的短い歴史の中で多くの活動を経験したピーナッツ形のぐらぐらした天体であることを明らかにした。 1億5,500万年前の激しい衝突の後に合体した破片として形成されたこの小惑星は、遠い過去に液体の水が存在したという短い兆候を保ちながら、小さいながらも避けられない太陽放射の力によって変形した。

ルーシー探査機は、小惑星帯を通って木星のトロヤ群小惑星群の 1 つに接近し、2025 年 4 月 20 日に小惑星から 650 マイル以内を通過したときに、ドナルド・ヨハンソンで最初のクローズアップ画像とその他のデータを収集しました。データにより、ドナルド・ヨハンソンは他のほとんどの小惑星や恒星のように 1 つの軸の周りを単純に回転するのではなく、より複雑な 2 軸の回転をしていることが明らかになりました。科学者たちはまた、ドナルド・ジョンソンのピーナッツの形と、その表面のクレーターや隆起も観察しました。

ルーシーと小惑星との遭遇は、2027年8月12日のルーシーによるトロヤ群小惑星エウリバテスへの接近から始まる、メインの小惑星遭遇に先立って、探査機とミッションチームの予行演習として設計された。機器は期待通りに動作し、おまけに、科学者たちは、これまで知られていなかった小惑星を、これまで知られていなかった小惑星ではなく、小惑星と比較する貴重な機会を得た。しかし、歴史は異なります。NASA の OSIRIS-REx サンプル帰還ミッションのターゲットであるベンノと、JAXA (宇宙航空研究開発機構) のはやぶさ 2 サンプル帰還ミッションの拠点であるリュウグウです。

6月18日にサイエンス誌に報告されたように、ルーシーの科学チームがルーシーとドナルド・ジョンソンの出会いからこれまでに学んだことは次のとおりだ。

地球に設置された望遠鏡を使って、観察者らはドナルド・ジョンソンが反射する光の変動、つまり、10.5地球日で1回転する細長い天体に典型的な山と谷の規則的なパターンを観察した。しかし、ルーシーのデータから別のパターンが明らかになった。ドナルド・ヨハンソンは弾むコマのように動き回っているようだ。この論文の著者らは、小惑星は10.5地球日ごとに端から端まで回転し、26.5日ごとに長軸の周りを前後に振動すると報告した。

地球からの観測はドナルド・ヨハンソンの細長い形状を示唆していましたが、ルーシーの通過では「二葉型」構造、つまりピーナッツのように首でつながった 2 つの葉が存在することが明らかになりました。これらのローブは、おそらく小惑星の衝突で生じた 2 つの破片が、相互の重力によって穏やかに結合されたものと考えられます。

ドナルド・ヨハンソンの自転速度は、形成当時はおそらく少なくとも10倍速かったが、過去2000万年から6000万年の間に現在の速度まで減速したと研究チームは推定している。速度が低下すると、物体を押し離す遠心力と物体を引き寄せる重力のバランスが変化し、緩んだ岩石が斜面を滑り落ち、飛行映像で示されているように、多くのクレーターが磨耗した外観を作り出した。

この論文の著者らは、小惑星の自転の減速は、YORP効果として知られる高度な太陽加熱効果によって引き起こされる可能性が高いと述べている。太陽で温められた小惑星の表面のどの部分も赤外線として熱を放射し、この放射が表面に小さな反発力を与えます。小惑星の形状は対称ではないため、正味トルク、つまりねじれが生じ、小惑星の回転が変化する可能性があります。したがって、YORP は、ベンヌ (4 時間に 1 回) やリュウグウ (約 7 時間に 1 回) の場合のように、小惑星の回転を遅くしたり速くしたりすることができ、どちらもおそらく今日よりもはるかにゆっくりと回転していました。

時速 30,000 km でドナルド・ジョンソンの横を通り過ぎたルーシーは、表面に鉄分が豊富な粘土鉱物の痕跡を記録しました。これらの粘土は、遠い昔に液体の水の助けを借りて形成されたに違いありません。しかし、水が残留すると粘土中の鉄はマグネシウムなどの他の元素に置き換わる傾向があるため、暴露は短時間だったに違いないとルーシーの科学者らは結論づけた。

実際、科学者らはベンノとリオゴでマグネシウムが豊富な粘土を観察しており、これらがまだ大きな小惑星の一部だった頃、おそらく数百万年もの間、長期間にわたって水にさらされていたことを示している。

水への曝露履歴やその他の特徴におけるこの違いは、これらの小惑星の母天体が、メインベルトに移行する前に、太陽系の異なる時期または異なる領域で形成されたことを意味している可能性があります。

ドナルド・ジョンソンは、小惑星帯の別の天体と衝突した、炭素と水が豊富なより大きな小惑星の岩石の残骸であると考えられている。盤羽と両悟は同じ地域で同じ方法で作られたと考えられています。

しかし、ドナルド・ヨハンソンは違います。年齢は1億5500万年で、10～20億年前に形成されたベンノやリュウグウよりもはるかに若い。ドナルド・ヨハンソンも生まれたときから小惑星帯に留まっていますが、その遊牧民のいとこたちは太陽の周りの軌道に迷い込んで、およそ年に一度地球の軌道に近づいています（たとえば、帰還ミッションのほぼ完璧な標的となっています）。

「科学者にとって、ドナルド・ヨハンソンを、似たような小惑星であるベンヌやリュウグウのような小惑星と比較することは有益である。なぜなら、あらゆる微妙な違いが、私たちの起源物語を知るもう一つの手がかりだからだ」と、コロラド州ボールダーにあるサウスウエスト研究所のオフィスでルーシーの副主任研究員であり、この研究の筆頭著者であるシモーネ・マルキ氏は語った。

「トロイの木馬、まったく異なる歴史を持つ宇宙岩石のまったく異なる個体群についてさらに学び始めると、太陽系の形成についての私たちの理解が問われることになるでしょう」とマルキ氏は語った。

1974年にエチオピアで発見された人類の祖先の化石骨格にちなんで名付けられたNASAのルーシーは、木星のトロヤ群小惑星を研究する最初のミッションとなる。このトロヤ群小惑星は、太陽系の歴史の初期に形成された、保存状態の良い宇宙岩石の集団であり、惑星がどのように進化し、流れの中で回転したのかを科学者が理解するのに役立つ可能性がある。

NASA の Science Imaging Studio からストーリー グラフィックをダウンロード。

ルーシーの主任研究員は、サンアントニオに拠点を置くサウスウェスト研究所のコロラド州ボルダー支部に拠点を置いています。メリーランド州グリーンベルトにある NASA のゴダード宇宙飛行センターは、全体的なミッション管理、システム エンジニアリング、ミッションと安全性の保証を提供しています。コロラド州リトルトンのロッキード・マーティン・スペースが宇宙船を建造した。ルーシーは、NASA のディスカバリー プログラムの 13 番目のミッションです。アラバマ州ハンツビルにある NASA のマーシャル宇宙飛行センターは、ワシントンにある NASA の科学ミッション総局の発見プログラムを管理しています。

NASA の Lucy ミッションの詳細については、以下をご覧ください。