NASAの金星探査機「ダヴィンチ」は2029年に打ち上げられる予定だ。新たな論文でこの今後の旅の詳細が述べられている。この大胆なミッションは、灼熱の惑星の謎に満ちた、そして居住可能な可能性を秘めた過去に新たな光を当てる可能性がある。
惑星科学ジャーナルに掲載された論文によると、太陽から2番目の惑星である金星に到着すると、探査機は金星の大気圏に突入し、約1時間かけてガスを吸収した後、金星の表面に着陸する予定だ。ダヴィンチは空飛ぶ化学実験室として機能するように設計されており、搭載された機器を用いて金星の大気、気温、気圧、風速を分析し、惑星地獄を旅する様子を数枚の画像で撮影する予定だ。
DAVINCI（金星深部大気希ガス・化学・画像探査）は、金星に向けて計画されている3つのミッションのうちの1つで、私のような金星オタクにとってはまさに待望のミッションです。正直に言うと、実現には長い時間がかかりました。NASAの最後の金星探査ミッションであるマゼランは1989年に金星に到着し、1994年に科学観測を終了しました。それ以来、NASAは金星に特化したミッションを送っていません。金星は文字通りにも比喩的にも、まさに超高温であるにもかかわらずです。
NASA はなぜ金星にミッションを送っているのですか?
金星を理解することは、科学者が地球をより深く理解するのに役立ちます。金星と地球は、大きさ、質量、密度が同じであることから、似たような起源を持っていた可能性があります。しかし現在、金星は華氏880度（摂氏471度）にも達する高温を誇り、二酸化炭素を多く含む厚い大気は、地球の温室効果ガスと同じように熱を閉じ込めます。また、不気味な火山地形も特徴としています。金星の初期の歴史において、このような過酷で住みにくい環境を作り出し、地球とは大きく異なる存在へと変貌を遂げた何かが起こったのかもしれません。
「金星の大気は、その惑星の様々な側面を理解するための化学的手がかりを秘めています。例えば、その起源の組成や、気候が時間とともにどのように変化してきたかなどです」と、セントルイス・ワシントン大学の地球惑星科学准教授、ポール・バーン氏は電子メールで述べた。バーン氏は今回の論文には関わっていない。「特にダヴィンチチームは、金星に過去に本当に液体の水の海があったのかどうか、もしあったとしたらいつ、なぜその海が失われたのかを解明したいと考えています。」
DAVINCI はどのようにして金星の大気を測定するのでしょうか?
そのために、ダヴィンチは約6100万キロメートルの距離を金星まで旅します。探査機はまず金星に2回フライバイを行い、最初のフライバイは打ち上げから6.5ヶ月後に行われます。これらのフライバイで、探査機は金星の雲を分析し、金星の昼側で吸収される紫外線量と、金星の夜側から放出される熱量を測定し、金星の潮汐固定はされていませんが、自転速度は非常に遅いです。
打ち上げから約2年後、ダヴィンチ探査機（Descent Sphere）は金星の大気圏に降下し、地表に向かう途中で様々なガスを採取する予定です。全長1メートルの探査機は、降下するのに1時間かかり、深部に進むにつれて温度と圧力が高くなります。
「金星の大気は高度55km（35マイル）あたりでは比較的温暖ですが、表面に近づくにつれて急速に高温になり、密度も大幅に高まります」とバーン氏は述べた。「硫酸の雲については言うまでもありませんが、幸いなことに高度47km（29マイル）あたりまで降下すると消滅する傾向があります。」
ディセント・スフィアには、金星の大気の化学組成と環境を測定・分析するための5つの機器が搭載されており、これらの機器によって、層状の大気のより鮮明で詳細な画像が得られることが期待されています。探査機は高度120キロメートル（75マイル）に達すると金星の上層大気との相互作用を開始し、地表から67キロメートル（42マイル）の地点で耐熱シールドを放出します。地表から約3万500メートル（10万フィート）の高さにある金星の厚い雲層の下に潜り込むと、探査機は数百枚の画像を撮影しようと試みます。金星は雲に覆われ、地表は視界から隠されているため、これらの画像はこれまでにない光景を提供することになるでしょう。
惑星の画像を撮影するだけでなく、ディセント・スフィア探査機は大気を吸い込む予定だ。「DAVINCI探査機は、圧力容器（基本的には大きな金属製の球体）の外側に小さな吸気口を備え、そこから様々な高度の大気サンプルを宇宙船内に吸い込みます（正確には、探査機の外側の圧力が内部の圧力をはるかに上回り始めると、サンプルが押し込まれます）。」とバーン氏は述べた。
着陸時の速度は時速約25マイル（時速40キロメートル）以下になる予定です。大気圏突入を乗り切れば、探査機は（願わくば）テキサス州とほぼ同じ大きさのアルファ・レジオ山脈に着陸する予定です。理想的な条件下では、探査機は着陸後17～18分間稼働しますが、貴重なデータはすべて大気圏突入時に既に収集されているため、金星での運用は必ずしも必要ではありません。
金星は居住可能でしょうか？
現在の金星は生命が存在するには理想的な場所とは言えないが、科学者たちはこの惑星がかつて生命が居住可能な場所であったかどうかを調査したいと考えている。
2020年9月、ある科学者グループは、金星の大気中にホスフィンと思われる物質が検出されたことを根拠に、金星の雲の中に生命の兆候がある可能性があると主張しました。ホスフィンは地球上では生命活動の痕跡を示すガスと考えられています。しかし、この研究結果は懐疑的な見方を多く受けました。しかし、金星が過去に生命居住可能であったかどうかは、金星に液体の海が存在していたかどうか、あるいは単に濃く蒸気を含んだ大気しかなかったかどうかによって左右されます。
「ダヴィンチ探査機は、大気中の様々なガスの比率を測定することで、この疑問に答えようとします」とバーン氏は述べた。「これらの測定結果は、科学者がどの気候モデルと内部進化モデルが正しいかを理解するのに役立つでしょう。ひいては、金星の惑星史、そして本当に居住可能だったことがあるのかどうかも含め、どのようなものだったのかを理解するのに役立つでしょう。」
訂正：この記事の以前のバージョンでは、金星を訪れた探査機がこれまで存在しなかったことを示唆する画像キャプションが含まれていました。実際には、ソ連のベネラ探査機が1960年代から1980年代にかけて金星を訪れています。
