新たな研究によると、ラブルパイル小惑星はこれまで考えられていたよりも一般的で、かつ耐久性も高いことが分かった。研究に携わった科学者たちは、これが惑星防衛対策にとって問題となる可能性があると述べている。しかし、NASAの小惑星軌道を逸らすDARTミッションの成功から得られた最近の知見を考慮すると、楽観的な見方もできるかもしれない。
かつては単なる仮説に過ぎなかったラブルパイル小惑星は、イトカワ、リュウグウ、ベンヌ、そしてディモルフォスといった小惑星への探査ミッションによって証明されているように、太陽系に広く見られる存在のようです。ディモルフォスはまだ公式には確認されていませんが、確認される可能性が非常に高いです。その名の通り、ラブルパイル小惑星は、非常に弱い重力によって緩く結合した岩石と塵の塊です。ここで言う「弱い」というのは、本当に弱いという意味です。表面にかかる力は、手に持った紙切れ数枚分の重さに匹敵します。
ラブルパイル型小惑星は非常に多孔質であり、モノリス型小惑星（無傷で密度の高い岩石の塊）とは区別されます。1キロメートル以上の大きさのモノリス型小惑星は数億年は存在すると考えられますが、ラブルパイル型小惑星の性質と寿命は明らかではありません。オーストラリア、カーティン大学の惑星科学者フレッド・ジョーダン氏が率いるPNAS誌に掲載されたこの新たな論文は、こうした疑問の一部を埋めようとしています。
この研究で、ジョーダン氏は国際研究チームと共に、ラブルパイル小惑星の起源、構成、耐久性を調査し、惑星防衛の観点からもこれらの天体を考察しました。モノリス型小惑星と同様に、ラブルパイル小惑星も地球上の生命にとって脅威となります。
研究者たちは、2010年に日本の宇宙航空研究開発機構（JAXA）の探査機「はやぶさ1」が地球に持ち帰った塵粒子を分析した。この探査機は5年前に地球近傍小惑星イトカワの表面サンプルを採取した。研究チームは電子後方散乱回折法を用いて、これらの粒子が過去の衝突によって衝撃を受けたかどうかを判定し、アルゴン年代測定法を用いてこれらの小惑星衝突の年代を推定した。
研究結果によると、ラブルパイル小惑星イトカワは42億年前に形成されたことが分かりました。これは非常に遠い昔であり、科学者たちはこの長寿は、他の小惑星との衝突にも耐える小惑星の能力によるものだと考えています。「小惑星がこれほど長く生き残れるのは、ラブルパイルの物質が衝撃を吸収する性質によるもので、ラブルパイルは一度形成されると破壊するのが難しいことを示唆しています」と科学者たちは論文の中で述べています。「今回の結果は、ラブルパイルが小惑星帯にこれまで考えられていたよりも多く存在する可能性を示唆しています。」
あるいは、ジョーダン氏がカーティン大学のプレスリリースで説明したように、「要するに、イトカワは巨大な宇宙クッションのようなもので、破壊が非常に困難であることがわかったのです」。そして、ラブルパイル小惑星は破壊が難しいため、太陽系はラブルパイル小惑星で満ち溢れている可能性が高い。
したがって、この新たな論文は、脅威となる小惑星から身を守るための惑星防衛戦略に重要な示唆を与えている。ラブルパイル小惑星が私たちが考えていた以上に耐久性があり、豊富に存在することは、明らかに懸念材料である。先行研究によると、ラブルパイル小惑星を完全に破壊または粉砕するために必要なエネルギー量は、モノリス小惑星の約4倍である。さらに、多孔質小惑星は、その多孔性が「運動量伝達効率」を低下させるため、運動エネルギー衝突体による方向転換がより困難であると、この新たな論文は主張している。つまり、ラブルパイル小惑星は巨大な衝撃吸収装置なのである。
科学者たちはこの件に関するNASAの最近の実験を認め、「二重小惑星再指向試験（DART）宇宙船の瓦礫の山である小惑星ディモルフォスへの衝突の成功から学ぶべきことはまだ多くある」と述べた。
「最近のDARTミッションは大成功でした！」とジョーダン氏はギズモードへのメールで回答しました。「宇宙船を衝突させることで、ラブルパイル小惑星を押し出すことができることが示されました。問題は、押し出す力が極めて小さいため、小惑星を非常に早い段階で検出する必要があることです。つまり、小惑星が地球に衝突する3年前、例えば運動エネルギーによる衝撃で押し出され始めていれば、問題ありません。DARTのような装置で可能です。しかし、もし十分な時間がない場合はどうでしょうか？」
研究者らは、ラブルパイル小惑星を急いで逸らしたり破壊したりするための運動エネルギー衝突装置には自信がないため、核爆発のような「より積極的なアプローチ」を提案している。
要約すると、DART探査機は2022年9月26日、全長163メートルのディモルフォスに意図的に衝突し、より大きなパートナーであるディディモスの周回軌道を約33分短縮しました。DARTの科学者たちは軌道調整を約73秒と予測していたため、これは驚くべき結果でした。DARTがこれほど大きく押し下げた要因の一つとして考えられるのは、反動効果です。そして、私見では、この反動効果こそが、将来、ラブルパイル小惑星への対処に希望を与える可能性があるのです。
この記事の続き: 強力な反動効果がNASAの小惑星偏向実験を拡大
DARTがディモルフォスに衝突した際、表面から200万ポンド（約900万キログラム）以上の噴出物が放出され、大きなデブリの尾が形成された。昨年末に発表された初期結果によると、噴出した噴出物の煙が風船から勢いよく噴き出すように、ディモルフォスにさらなる推進力を与えたと示唆されている。ディモルフォスに伝達された運動量は、煙を発生させなかった衝突の場合の約4倍に相当した。これほどの量の煙が一枚岩の小惑星上で形成される可能性は低く、観測された効果はディモルフォスの多孔質構造に起因する明確な結果であると考えられる。
「反動の影響で、標的に加わる運動量が大きくなり、結果として偏向も大きくなります」と、ジョンズ・ホプキンス大学のDART主任研究者アンディ・チェン氏は12月に記者団に説明した。「地球を救おうとするなら、これは大きな違いを生みます。」ジョーダン氏のチームは、突発的なラブルパイル小惑星の衝突から地球を守る手段として、運動エネルギー衝突装置にはあまり信頼を置いていない。しかし、反動効果を考慮すると、この戦略にはまだ希望があるかもしれない。特に、数年先に衝突の可能性が事前に分かっているシナリオではなおさらだ。
運動エネルギー衝突装置の有効性はさておき、ジョーダン氏は、惑星防衛側が対応できる時間がほとんどない場合に備え、ラブルパイル小惑星への核兵器による攻撃という選択肢を提唱している。例えば、避けられない衝突を数年や数十年ではなく、数ヶ月以内に検知することが可能だ。しかし、誤解のないよう明確にしておくと、ジョーダン氏は脅威となるラブルパイル小惑星の破壊を主張しているわけではない。彼のチームの研究によると、それは事実上不可能である。むしろ、惑星防衛側は、小惑星の軌道を逸らすために、小惑星の近くで核兵器を爆破する可能性を検討すべきだとジョーダン氏は述べた。
その理由は「衝撃波はDARTのような小型の運動エネルギーを持つ衝突装置よりもはるかにエネルギーが強い」ため、接近する小惑星をより強力に押し出すため、「目的を達成できる可能性がある」とGizmodoに語った。「耐久性があるという事実は、爆発で小惑星が破壊されないという点で我々にとって有利に働く」と彼は付け加えた。「小惑星を爆発させるのは、破片が降り注ぎ、同様の壊滅的な被害をもたらすため、決して良い方法ではない」からだ。ジョーダン氏は「この種の装置は、DARTと同様に、実際に試験を行い、意図したとおりに機能することを完全に確信できる必要がある」と述べた。もっともな指摘だが、1967年の宇宙条約では現在、宇宙での核兵器の使用が禁止されているため、事前に真剣な議論が必要となるだろう。
DART調査チームのリーダー、アンドリュー・リブキン氏は、小惑星の軌道を逸らすという点では「多孔性が最も重要な要素だと一概に言えるのではなく、複数の要素が絡み合い、非常に複雑になる可能性がある」とギズモードに語った。巨大な砂利の山は、その多孔性ゆえに、単一の岩石ほど簡単には軌道を逸らせないというのは、確かに真実かもしれない、と彼は言う。
「しかし、質量ではなく大きさで見ると、宇宙空間に直径100メートル（328フィート）の岩石の塊があるとします。この岩石単体の質量は、直径100メートルの砂利の山よりもはるかに大きくなります。これは、砂利の山の方が多孔質であるため、砂利の方が移動しやすいためです」とリブキン氏は説明した。「日常生活では気にすることのないほど小さな他の影響も、結果に影響を与えます。最も悲観的なケースでも、運動エネルギー衝突装置は最小限かつ予測可能な偏向を引き起こす可能性があります。」
リヴキン氏は、自分と同僚たちはまだDARTデータの分析中だと述べ、「人々がディモルフォスを瓦礫の山と分類するか否かに関わらず、実験室、望遠鏡、宇宙船による研究から、小惑星の形成と進化について研究すべきことがまだたくさんあることを示している」と語った。
地球を脅威となる小惑星から守るための効果的かつ確実な手段を開発する試みは、間違いなくまだ初期段階にあります。この新たな論文は、ラブルパイル小惑星の性質と長期的な耐性について明らかにしており、惑星防衛に携わる人々にとって非常に役立つ情報となるでしょう。
続き：接近する小惑星を粉砕するための土壇場の核爆弾は実際に効果があるかもしれない、と研究が示唆
