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初期太陽系での生命の材料

Posted by moonrainbow on 18.2022 太陽系   0 comments   0 trackback
隕石のアミノ酸はガンマ線で作られた可能性

太古の地球における天体衝突の想像図
太古の地球における天体衝突の想像図(提供:NASA's Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab)

アンモニアなどの単純な分子を含む水溶液にガンマ線を照射することでアミノ酸が作られるという実験結果が発表された。初期太陽系ではこのようにして生命の材料が作られたのかもしれない

地球に生命の材料をもたらしたのは隕石だったという仮説がある。誕生したばかりの地球には、今よりたくさんの隕石が降り注いでいたと考えられ、炭素質コンドライトと呼ばれるタイプの隕石には実際にアミノ酸などの有機物が含まれている。しかし、アミノ酸のような複雑な分子がどのように作られたかは明らかではなかった。

アンモニア(NH3)とホルムアルデヒド(H2CO)のような単純な分子は、宇宙に豊富に存在している。横浜国立大学の癸生川陽子さんたちの研究チームは、これらの分子が熱水中で反応することでアミノ酸などが形成されることを実験で明らかにしてきた。この反応は、氷と塵が集まってできた小天体の中で起こったと想定されている。その際、氷を溶かして水を作った熱源は、初期太陽系に存在したアルミニウム26(26Al)などの放射性同位元素の崩壊熱だと考えられる。

ところで、放射性同位元素が崩壊するときには、熱だけでなく放射線も出す。アルミニウム26などの場合はガンマ線が多いが、これが有機物の合成にどれだけ影響するかはこれまで検討されていなかった。そこで癸生川さんたちは、アンモニア、ホルムアルデヒド、メタノール(CH3OH)の水溶液をガラス管に封入し、コバルト60(60CO)の崩壊で生じるガンマ線を照射する実験を行った。

その結果、照射後の溶液からアラニン、グリシン、α-アミノ酪酸、グルタミン酸、β-アラニン、β-アミノ酪酸などのアミノ酸が検出された。また、ガンマ線の総照射線量を増加させたところ、アラニンやβ-アラニンの生成量が増加した


アミノ酸生成の概念図
ガンマ線照射によるアミノ酸生成の概念図。単純な分子を含む、氷と塵からなる小天体に、26Alが崩壊するときの熱とガンマ線が加わることで、溶けた水の中でアミノ酸が生成される(提供:[Kebukawa, et al.](https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscentsci.2c00588)

今回の結果を元に考察すると、現在の隕石で見つかっているアミノ酸の量は、初期太陽系におけるガンマ線の照射で十分説明できるものだという。今後研究チームは、アミノ酸だけでなく、糖や核酸塩基といったさらに複雑な分子の形成に対するガンマ線の効果についても研究を進める意向だ

2022年12月14日
AstroArtsより

太陽系全体を照らす謎の光「ゴーストライト」

Posted by moonrainbow on 17.2022 太陽系   0 comments   0 trackback
太陽系全体を照らす謎の光「ゴーストライト」の存在を確認。明るさの理由は不明

ゴーストライト

ハッブル宇宙望遠鏡が検出した太陽系を囲む謎の光
 
新たな研究によると、太陽系のある宇宙空間は不思議なほど明るいという。それは宇宙の暗さの中にある説明のつかない輝きだ。

 天文学者らは、ハッブル宇宙望遠鏡が撮影した20万枚以上の画像を解析し、夜空に残る背景の輝きを突き止めようと何万回もの計測を行った。

 この光は、ぼんやりとした幽霊のようなものだが、光源となる星や天体をすべて合わせても、さらには塵によって散乱する太陽の光「黄道光(天球上の黄道に沿って太陽を中心に帯状に見える淡い光の帯)」まで考慮しても、その明るさを説明することができないという。

 それゆえに天文学者はそれを「ゴーストライト」と呼んでいる


暗い宇宙にあって太陽系だけ明るく照らされている謎
 
ゴーストライトの存在は、「SKYSURF」と呼ばれる国際的プロジェクトで20万枚におよぶハッブル望遠鏡の画像を分析し、数万回もの測定を繰り返したことで明らかになった。

 そうした画像から、惑星・恒星・黄道光といったあらゆる光源の光を取り除いても、相変わらず光っているのだ。

 その光は、空全体でホタル10匹分の明るさでしかない、ごくごく僅かな光だ。それでも重要だ。

 もしが部屋の灯りをすべて消しても、天井や壁がぼんやりと光っていたとしたら、おいそれとは無視できないだろう。

 それが宇宙で起きている。天文学者が何かを見逃していると考えるには十分な量だ。

 いったいなぜこの現象が起きているのか?太陽系の回りだけが明るい理由は現段階では明確な答えは出ていないが、いくつかの仮説はある


ゴーストライト1
太陽を中心に帯状に見える淡い光の帯「横道光」 / image credit:ESO/P. Horale

彗星から噴出した塵」など様々な仮説

1つの可能性として、宇宙をただよう塵がゴーストライトに関係しているのではと推測されている。

 その仮説によると、彗星から噴出した塵が内太陽系に「希薄な球のような構造」を作り出しており、それが太陽の光を反射しているというのだ。

 もしこれが正しければ、太陽系にはまだ知られていなかった構造があったということになる


ゴーストライト2
太陽系で輝く正体不明のゴーストライト。その分布が非常に滑らかであることから、無数にある彗星が光源である可能性が高い。そうした彗星はあらゆる方向から太陽に向けて落下し、熱で解けて塵を噴出させた。その塵が太陽の光を反射しているのかもしれない / image credit:NASA, ESA, Andi James/STScI

 この仮説は、NASAの探査機「ニュー・ホライズンズ」が検出したまた別の光によっても補強されている。

 現在太陽系から脱出するべく宇宙を旅するニュー・ホライズンズだが、その光のデータは、太陽から64億~80億キロの距離で計測された。

 もはや惑星間塵の汚染がない、惑星や小惑星が存在する領域の外側でなされたものだ。

 その光はさらに弱々しく、ハッブルが検出したものよりさらに遠くの光源であるらしい。

 だがはっきりした光源が説明できないという点では今回と同じで、「暗黒物質の崩壊」から「遠方にある未発見の銀河群」など、さまざまな仮説が提唱されている


ゴーストライト3
天球の黄道に沿って見える「黄道光」。写真は2021年3月1日に米ユタ州スカルバレーで撮影されたもの。光の一番上にはプレアデス星団があり、その下に火星も見える / image credit:ESO/P. Horalek

未発見だった太陽系の構造である可能性
 
だが、もしその分析が正しいのならば、ニュー・ホライズンズと地球との間にまた別の塵でできた構造があるということになる。

 そしてそれは、ゴーストライトの光源が太陽系の内部にあることも示唆しているという。

 米アリゾナ州立大学の天文学者ティム・カールトン氏は、それについてこう説明する。
私たちが測定した残留光はニュー・ホライズンズよりも高い値でした。そのため光は太陽系のはるか彼方からやってきたのではなく、局地的な現象だと考えられます。

これまで仮説が提唱されても定量的には測定されたことがない、太陽系の新しい構成要素かもしれません
 アリゾナ州立大学の天文学者ロジャー・ウィンドホースト氏は、「ハッブル宇宙望遠鏡の画像に映る光子は、その95%以上が地球から48億キロ内にあります」と語る。

 大抵の天文学者は星や銀河のような個別の天体に関心があるため、そうした宇宙をただよう光子(スカイフォトン)はあまり注目されてこなかったという。

 しかし、こうしたスカイフォトンには重要な情報が含まれている。微かな光でも正確に測定できるハッブル宇宙望遠鏡のおかげで、30年分にわたる観測データを調査できるのだそうだ


 一連の論文は、『The Astronomical Journal』(2022年9月15日付、2022年10月4日付)および『The Astrophysical Journal Letters』(2022年11月18日付)に掲載された。さらに4本目も『The Astronomical Journal』に投稿されている(こちらの未査読版は『arXiv』で閲覧できる)

2022年12月13日
カラパイアより

小惑星の形

Posted by moonrainbow on 08.2022 太陽系   0 comments   0 trackback
小惑星の雪崩がコマの形を作る

小惑星で起こりえる雪崩現象!? / Avalanche on an asteroid!? (Diagonal view):Hyodo & Sugiura 2022 ApJL, 937, L36



岩塊が寄せ集まってできた小惑星は、自転が速くなると全球で雪崩のように表面が崩れ、赤道が膨らんだコマ型になり、さらに衛星も形成しうることが、数値シミュレーションで判明した

直径1km以下の小惑星には、小さな岩塊が重力で寄せ集まってできた「ラブルパイル(がれきの寄せ集め)」と呼ばれるタイプものが存在する。探査機「はやぶさ2」が訪れたリュウグウ、NASAの探査機「オシリス・レックス」が探査したベンヌ、さらにNASAの惑星防衛実験探査機「ダート」のターゲットとなったディモルフォスと二重小惑星系を成しているディディモスは、いずれもラブルパイル小惑星だ。

リュウグウ、ベンヌ、ディディモスは、いずれも赤道部分が膨らんだコマ型、あるいはダイヤモンドやそろばんの珠にたとえられるような形をしている。さらにディディモスにはディモルフォスという衛星があるが、こうした特徴はまとめて説明できるかもしれない


コマ型で赤道が膨らんでいる
ベンヌ、リュウグウ、ディディモス
コマ型で赤道が膨らんでいるという共通点を持つラブルパイル小惑星。左からベンヌ、リュウグウ、ディディモス(その左に衛星ディモルフォス)。各小惑星と衛星の相対サイズは厳密ではない(提供:NASA/Goddard/University of Arizona/JAXA/ESA)

これまで、シミュレーションによってラブルパイル小惑星の特徴を再現しようとする試みには限界があった。従来の技術では、粒子間に働く摩擦などの効果を考慮するのが難しかったからだ。そこで、JAXA宇宙科学研究所の兵頭龍樹さんと東京工業大学地球生命研究所の杉浦圭祐さんの研究チームは、高度な数値シミュレーションと国立天文台が運用する天文学専用スーパーコンピューター「アテルイII」を用いて、構成粒子の物性を計算に取り入れたラブルパイル小惑星の形状進化を調べた。

シミュレーションによると、小惑星の自転が太陽光の効果や小天体の衝突などによって加速され周期が約3時間より短くなり、かつ小惑星を構成する粒子がある程度以上の摩擦を持つ場合、表面全体で地滑りが起こることが示された。小惑星の全球で雪崩が起こったようなものだ。崩れた物質は自転軸から離れる方向、つまり赤道の周りに集まり、最初は球形だった小惑星もコマ型に変化していくという。

さらに、ばらまかれた粒子は小惑星の赤道面に円盤を形成する。円盤の粒子は衝突や自己重力によって内側にも外側にも拡散していくが、内側に移動した粒子は小惑星に積もり、赤道領域を膨らませる。一方、外側の粒子は自己重力で集まり、衛星となる。衛星は軌道が広がって最終的に小惑星から離れてしまうこともあれば、軌道が安定することもあると考えられる


形状変化のイメージ
ラブルパイル小惑星の形状変化のイメージ
今回明らかにされた、ラブルパイル小惑星の形状変化のイメージ。(a, b)自転周期3時間程度で高速回転するラブルパイル球形小惑星が全球雪崩を起こし、物質が赤道方向に集まる。(c)雪崩で放出された表層物質が粒子円盤を形成する。粒子は内外に拡散する。(d)外側に拡散した円盤の粒子が衛星になる。内側に拡散・再集積した粒子によって小惑星の赤道領域が膨らむ。(e, f)その後衛星は失われることもあれば、比較的安定な状態に落ち着くこともある。画像クリックで拡大表示(提供:JAXA宇宙科学研究所リリース)

現在のリュウグウやベンヌには衛星がないが、今回の研究結果からは、かつては存在していたことが示唆される。両小惑星を回る軌道から離脱した元衛星は、現在も太陽系のどこかをさまよっているのかもしれない。一方、ディディモスの周りを回るディモルフォスはまさに今回描かれたシナリオで形成され、比較的安定した軌道を保った衛星だと言えそうだ。

今回のシミュレーションで示された変形の各段階は、小惑星の初期形状や構成粒子の状態に強く依存する。つまり、探査によって詳細な情報がもたらされれば、今回のような理論モデルと組み合わせることで、小惑星の過去と未来がより鮮明に描かれるようになるだろう


2022年11月30日
AstroArtsより

小惑星「2022 WJ1」

Posted by moonrainbow on 29.2022 太陽系   0 comments   0 trackback
出現が予測されていた火球の飛跡 大気圏突入前に発見された史上6番目の小惑星「2022 WJ1」

小惑星「2022 WJ1」の飛跡
【▲ 2022年11月19日にカナダ上空で大気圏に突入し、火球として観測された小惑星「2022 WJ1」の飛跡(Credit: Robert Weryk)】

2022年11月19日にカナダで撮影された火球の飛跡です。オンタリオ州ロンドン在住の天文学者Robert Werykさんによって撮影されました。実はこの画像は偶然撮影されたものではなく、火球の出現はあらかじめ予測されていたといいます

2022年11月19日13時53分(日本時間・以下同様、米国東部標準時11月18日23時53分)、アリゾナ大学の全天サーベイ「カタリナスカイサーベイ」が1つの小惑星を発見し、追跡観測が開始されました。後に「2022 WJ1」の仮符号が与えられるこの小惑星は、推定直径約1mの小さな天体とされています。直径30μm~1m程度の天体は流星物質と呼ばれていて、地球の大気圏に突入したものは流星として観測されます

アメリカ航空宇宙局(NASA)ジェット推進研究所(JPL)の地球近傍天体研究センター(CNEOS)が観測データを分析したところ、2022 WJ1は100パーセントの確率で間もなく地球へ衝突することが判明しました。予想される衝突時刻は発見からわずか3時間半後の2022年11月19日17時27分(米国東部標準時同日3時27分)、場所はオンタリオ州南部です。分析結果が出たのは衝突予想時刻の2時間以上前だったため、オンタリオ州の南西部にいる科学者に向けて火球の出現予測を伝える時間がありました

2022 WJ1の観測は大気圏突入までに合計46回行われました。最後の観測は衝突の32分前、ハワイ大学の2.2m望遠鏡(マウナケア山)で行われています。2022 WJ1は予測通りの時刻に浅い角度で西から東へ向かって大気圏に突入し、分裂して火球となって観測されました。アメリカ流星協会には数十件の目撃情報が報告されている他に、SNSなどでは火球を撮影した動画も投稿されています。Werykさんが撮影した冒頭の画像も、あらかじめ衝突が予測されていたために撮影できたのです

Fireball Asteroid C8FF042 Hit Hamilton,Ontario Canada November 19 2022|Asteroid hit Canada|Meteorite



小惑星は毎日のように発見されていますが、地球に衝突(流星として大気圏で燃え尽きる場合も含む)する前に発見された小惑星は2008年10月に発見された「2008 TC3」以来、これまでに5例しかありません。今回発見された2022 WJ1は、地球への衝突前に発見された史上6番目の小惑星となりました

Image Credit: Robert Weryk

2022-11-25
Soraeより

木星のオーロラが起こる理由

Posted by moonrainbow on 27.2022 太陽系   0 comments   0 trackback
木星に「太陽系最強」のオーロラが起こる理由は「衛星の火山噴火」だった

木星に「太陽系最強」のオーロラ
NASAのハッブル宇宙望遠鏡がとらえた木星のオーロラ。同望遠鏡による2度の観測データを合成。

木星のオーロラは、太陽系内で最も強力なものとして知られる。オーロラが発生する要因のひとつは、衛星イオの火山活動だ

イオの火山が噴火すると、電荷を帯びた溶岩がプラズマとなって放出され、これが木星の南北両極に到達する。

科学者たちは、ハッブル宇宙望遠鏡の観測データを手がかりにして、木星にオーロラを発生させるプラズマの流れのメカニズムを突き止めた。

木星のオーロラは、太陽系で最も強烈であり、その明るさは地球のオーロラの1000倍を超える。そして今、新たな研究で驚異的なこのオーロラの発生源が判明した。それは、宇宙空間に放たれ、プラズマと化した溶岩だ。

木星の衛星イオは、太陽系のなかで最も火山活動が活発な天体だ。この衛星には400以上の火山が存在し、頻繁に上空数万メートルもの高さまで溶岩を吹き上げている。この噴出した溶岩が、プラズマ化して木星の軌道に捉えられる。天文学者ジェームズ・オダナヒュー(James O'Donoghue)はこのプラズマを「電荷を帯びた物質のスープだ」と説明する。

宇宙空間に放出されてプラズマに転じた溶岩は、木星の強力な磁場に取り込まれ、この惑星の両極に導かれる。ここで、電荷を帯びた粒子が大気中のガスと反応して発光し、オーロラが発生するというわけだ。

過去20年にわたり、木星のオーロラ発生メカニズムに関してはこれが定説とされてきた。

「科学的には、この説でほぼ決着がついたと考えられてきた」と、オダナヒューは説明する。だが2016年、アメリカ航空宇宙局(NASA)の木星探査機「ジュノー」が木星に到着すると、この定説に疑問符が付いた。

木星を周回する軌道からジュノーが行った探査では、両極付近で予想される荷電粒子の流れを観測できなかったのだ。

「それからの数年にわたり、我々研究者の間では、実態を解き明かすべく活発な議論が行われてきた」とオダナヒューは振り返る。なお、彼は現在、日本の宇宙航空研究開発機構(JAXA)で木星の上層大気を研究している(今回発表された新たな研究には関与していない)。

そして、イギリスのレスター大学の研究チームはこのほど、かねてから唱えられてきた説がジュノーの観測データと矛盾なく結びつくことを示し、この説が正しかったことを裏付けた。2022年1月に発表した研究論文で研究チームは、木星のオーロラの輝度をマッピングしていたハッブル宇宙望遠鏡の観測データを集約し、これを、ジュノーが計測した木星の磁場およびその中を通る荷電粒子の流れに関するデータと比較した。

この研究を主導したレスター大学所属の天文学者、ジョナサン・ニコルズ(Jonathan Nichols)は、「両者の関連性があまりに明確であることを確認できた時、私は驚きのあまり、座っていた椅子から転がり落ちそうになった」とのコメントをプレスリリースに寄せている。

この研究結果により、イオの火山噴火、木星の磁場を通る荷電粒子の流れ、オーロラという3つの要素のあいだに関係があることが確定した。だが、ジュノーの計測データからは、オーロラ発生のメカニズムが、当初提唱されていた説よりも複雑であることが浮き彫りになった。

火山の溶岩から発生したプラズマは「来た道を戻る」

学術誌「Journal of Geophysical Research: Space Physics」の1月号に掲載されたこの論文は、オーロラ発生のプロセスを、木星の磁場と、イオの溶岩が転じたプラズマの間で起きる「綱引き」と表現している。

プラズマは当初、木星の磁場に押されるかたちで木星から離れていくが、遠ざかるにつれて、木星からの距離を保つだけの周回速度を維持できなくなる。するとプラズマは、木星の磁場に沿って進む。この結果、木星の南北両極に向かって降下し、木星大気の上層を循環することになる。

太陽以外の恒星を周回する惑星(その多くは木星に似た特徴を持つ)でも、オーロラが発生している可能性がある。また、こうした惑星の磁場も、木星と似たふるまいを見せるかもしれない。

これまでに、太陽系内の7つの惑星でオーロラが観測されている。これらのオーロラは共通の特徴を持つように見えるが、中でも木星のオーロラは並外れて強力で、これにはイオの火山活動が一役買っているようだ。

探査機ジュノーは、現在でも木星とその衛星の周囲を周回しており、この惑星の驚異的なオーロラについて、さらに多くの事実を科学者たちに明かしてくれるかもしれない。

オダナヒューの表現を借りるなら、イオの火山と木星のオーロラの関係は、「この太陽系の中でも、最も人の興味を惹きつけてやまない側面のひとつ」だ


[原文:Jupiter's powerful auroras form during a 'tug of war' between the planet and nearby moon volcanoes]

2022年11月2日
BUSINESS INSIDER JAPANより
 

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