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小惑星「イトカワ」の謎の解明 太陽系研究に大きな一歩 ~衝突でふるい分けられる小惑星の砂礫~

2017年3月8日(水)

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イトカワの +90 度面

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沖縄科学技術大学院大学(OIST)の研究員が、米国ニュージャージー州ラトガース大学と共同で、小惑星イトカワの表面の岩や小さな砂や石(砂礫)がふるい分けられる仕組みを研究し、3月10日(金)に、Physical Review Lettersに研究成果が掲載されることとなりました。
研究は、これまで謎とされていたイトカワの特殊な地形が、小さな砂礫が大きな岩にぶつかると大きく跳ね返り、砂礫の多い場所では砂礫の中に沈み込むためにできているという説を提示し、これを「反跳選別現象(ballistic sorting)」と名付けました。

研究内容の詳細は以下をご覧ください。

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小惑星帯の起源を探究出来ずに,小惑星イトカワの起源を語れない.小惑星イトカワの組成としては岩石の集合ということは判明している.月の成分が地球のマントルと略同一と云うことも判明している.しかし,月も小惑星も地球型惑星と同一の分化メカニズムを経ている事を説明できる起源説はジャイアントインパクト仮説しか考え付いていません.それに,小惑星帯の起源までは説明できていません.マルチインパクト仮説では,小惑星帯の起源と月の起源と地球の海洋の起源(半径6400kmの地球表面の7割の面積の平均深さ5kmの形成の謎←ウェゲナー氏が100年前に指摘していた)も,更にはプレートテクトニクスとプレート境界の起源と駆動力の謎も一つの仮説で統一的に説明できる.アブダクション(創造的推論)という方法で,一度限りの進化の結果の太陽系の複数の特徴の全ての謎を説明できる事で合理的に検証できる.タイムマシンが無ければ起源の謎の解明は不可能であるが,仮説でも一度だけの太陽系進化の複数結果を統一的に全て説明できる事は,SCIENCEの成果と考えられる.マルチインパクト仮説は既に日本惑星科学会と日本地球惑星科学連合に発表されている仮説で,小惑星位置に形成された火星サイズの分化した原始惑星CERRAの軌道が,後から形成された巨大質量のガス惑星(木星)の引力により摂動により木星近点側に偏平化し,木星と太陽の引力が釣り合う木星近傍で潮汐断裂し,シューメーカーレビ第九彗星の様にトレーンマントル小惑星となって楕円軌道を一列に成って周回した.その軌道と地球軌道との交点で地球と間欠衝突し,月射出や地球マントル欠損とアイソスタシーにより5km深さの海洋底が順次形成された.更には数度に亘る生命種大絶滅の原因と成った.ジャイアントインパクト仮説と違うのは,マントル断裂片が同じ軌道を廻り必然衝突であり,フィーデングゾーンも小惑星と木星の軌道範囲に示されて,且つ衝突速度と角度が理論から計算できて12.3km/sと36.4度(相対)から,射出される月の軌道は現在の月軌道位置と同じ60×Reと計算されている.(cf.Re=6400km地球半径) ,ちなみにジャイアントインパクト仮説ではVx=0kmと角度30°のシミュレーションで3×Reの軌道位置で形成されて,潮汐力で60×Reの月軌道まで加速されると云う偶然の衝突に頼る恣意的な仮説です.マルチインパクト仮説では,射出される地球マントルは地球内部程密度が大きく,形成された月(半径1737km)も表側に重心が2kmも偏芯しており,地球(Re=6400km)での偏芯2.3kmより大きい.地球と月は共通重心の周りを互いに公転しながら,月の重い側(表)を常に地球に向けていると云う理由でもある.此の説明もジャイアントインパクト仮説では完全溶融のマントルの月であり,説明は不可能である.そもそも地球がマグマオーシャンの時に,月の潮汐加速は起きない.処で,断裂したCERRAのコア+マントルは,何処に行ったのでしょう.実は張力でのCERRAが断裂したとき,エネルギー等分配の法則に従ってコア+マントルの質量が大きい分速度が遅くなり,当然角運動量も少ないので内側に移動して水星と成った.実は地球型の惑星は水星を除きコア+マントルの比は一致していますが,水星の其の比は約倍の値です.更に,水星の軌道傾角と偏平率も大きい理由も説明できます.

 処で,小惑星帯の起源は,原始惑星CERRAの断裂の破片であり,分化した鉄隕石,石鉄隕石,石質隕石はマントルやコアの破片として,分化した隕石の説明とも整合します.更に地殻(岩石)だけの破片の集合(ex.イトカワ et.al.)と考えらります. マルチインパクト仮説では,CERRAの軌道が偏平化する時間(約6億年)だけ掛るので,月の形成と隕石重爆撃期や,地希衝突によるマントル亀裂=プレート境界亀裂の形成や,巨大マントル断裂片の衝突による月の質量分の地球マントル欠損は,アイソスタシーによるマントルの流動は,環太平洋弧状列島と背弧海盆のプレート凹みが形成されます.同時にコアも偏芯して,流体コアの偏芯が地磁気の偏芯(約500km)の結果として,バンアレン帯がブラジルのリオ位置での低下も説明できます.その反対側は太平洋の北マーシャル諸島位置であり,二度以上の衝突痕跡が有ります.
 つまり,イトカワの成分が石の破片であり,その石は昔に太陽系ができた時に小惑星帯位置に形成された分化した原始惑星が,摂動で木星と衝突しそうに成るほど軌道が偏平化して,更に潮汐断裂して破片が引力でラブパイル天体と成って形成された.
 その時の集積メカニズムが 「反跳選別現象(ballistic sorting)」で説明できると云う仮説です.
 真の起源を探究しましょう.統一的に説明できる事が真実に近い. 

『はやぶさ』による小惑星イトカワのポストミッション研究成果、ということですね。
直接は関係のない話題なんですが、私の好きな作品のシャーロック=ホームズシリーズに、ジェームズ=モリアーティ教授と対決する『最後の事件』があります。これを原案としたのが、『シャーロックホームズ シャドウゲーム』(2012)。
このモリアーティ教授がホームズにとって最強最悪のライバルで、天才的数学家としての業績の1つに、『小惑星の力学』(The Dynamics of an Asteroid)があり、『シャドウゲーム』中では立派な装丁の本として登場、ファンサービスでモリアーティ教授がサインをする場面まで描かれていました。
『はやぶさ』にもかかわったY先生に、「ぜひ『小惑星の力学』を書いてください」、とお願いしているところです(笑)。
もちろん、2部構成で第1部はモリアーティ教授になりきって戴いて、ホームズの時代の小惑星研究の内容を紹介、第2部にはイトカワの研究成果を思う存分に書いて戴きたいです!
ご期待いたします。

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