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特集:着陸機フィラエの調査結果から彗星の性質が明らかに

American Association for the Advancement of Science

このニュースリリースには、英語で提供されています。

2014年11月12日、着陸機フィラエは史上初の彗星着陸を果たした。フィラエがチュリュモフ・ゲラシメンコ彗星(67P)にバウンドしながら無事着陸する様子を、世界は固唾を飲んで見守った。Scienceの今回の特集では、フィラエから送信されたデータをさらに掘り下げた、7つの新しい研究を取り上げている。詳しく説明すると、Jens Bieleらはフィラエが67Pに投下された際の、決定的な瞬間について述べている。フィラエは結局、予定していた柔らかい着陸地点ではバウンドし、遠く離れた硬い表面でようやく止まった。バウンド軌道を基に、2種類の表面について圧縮強度の違いを分析したところ、彗星の進化がさらに明らかになった。これは今後の彗星ミッションの計画改善につながると考えられる。Bieleらが、これらの着陸地点の深さプロファイルを画像装置で分析したところ、フィラエの脚が最初に接触したのは柔らかくて粒の粗い表面で、厚みは約0.25メートルあり、その下には硬い層があると考えられた。ここは層になっているおかげで圧縮強度は約1キロパスカルだが、一方、フィラエが最終的に着陸したはるかに硬い地点の圧縮強度は、2メガパスカル(2,000キロパスカル)を上回っていた。おそらくそのせいで、最後の着陸地点に固定できた脚は1本だけで、しかも不完全にしか固定できなかったのだろう。Wlodek Kofmanらのチームによる研究論文では、彗星頭部の組成がかなり均一であることが見出された。研究チームは67Pの内部をより理解するために、電磁信号を彗星核に通して反対側にある探査機ロゼッタへ送った。ロゼッタが受信した信号には散乱パターンが見られなかったことから、彗星の内部全体が均質であることが示された。研究チームはこの電磁気による測定結果を用いて、誘電率(電場の抵抗)を分析し、67Pは塵/氷比が0.4 ~2.6、空隙率が75~85%であることをさらに割り出した。Fred Goesmannらによる研究では、67Pの組成をさらに分析するために、COSAC(COmetary SAmpling and Composition:彗星の試料採取・組成分析)装置を使って、質量分析を行ない、分子の質量対電荷比を求め、その性質を明らかにした。この装置は、最初の着陸後に彗星表面から10キロメートルの高さで分子を採取し、最終的に着陸した場所でも分子を採取した。この過程で16種の有機化合物を検出し、そのうち4種(イソシアン酸メチル、アセトン、プロピオンアルデヒド、アセトアミド)は、彗星上に存在することがこれまで知られていなかったものだった。関連する研究で、Ian Wrightらも67Pの有機化合物を分析したが、彼らの場合は安定同位体比を測定する装置、Ptolemyを使用した。彼らの測定結果から、放射線重合体が彗星表面に存在することが示された。またPtolemyの測定結果から、ベンゼンのような芳香族化合物がこの彗星上に存在しないことも示された。Jean-Pierre Bibringらの研究では、CIVA(Comet Infrared and Visible Analyser:彗星赤外線可視光分析装置)の一部である、7台のカメラシステムで撮像したパノラマ画像を使って、67Pの表面を分析した。フィラエの最初のバウンド直後と最後の着陸時に撮像した画像群によって、亀裂の入った彗星表面が、さまざまな大きさの粒子や反射率の高い岩石構造からなることが明らかになり、この種の初期宇宙物質についてこれまでにない見識が得られた。フィラエが67Pに接近した際に撮像された、遠距離と近距離の画像シーケンスによって、彗星の地形がより鮮明になった。Stefano Mottolaらは、ROLIS(Rosetta Lander Imaging System:ロゼッタ着陸機撮像システム)による降下画像を分析し、67Pの地形は浸食によって形作られていることを示唆した。粒の粗い領域から巨礫が突出し、その周囲が窪んでいる様子は、地球上で見られる風の通った跡(風食作用と堆積作用の結果)によく似ている。著者らは、一部の浸食は「跳ね返り(ぶつかってきた物体の衝撃によって複数の土壌粒子が噴出すること)」によって生じたものであると推測し、それをモデルで確認した。最後に、67Pの熱特性と力学的特性を求めるため、Tilman Spohnらは、フィラエに搭載された熱・貫通センサーである、MUPUS(Multi Purpose Sensors for Surface and Subsurface Science:表面・表面下科学多目的センサー)のデータを分析した。着陸機が最終的に着陸した地点が硬かったせいで、センサーは硬い表面を貫通して表面下の温度を計測することができなかった。しかし、そのデータから、67Pの日中の表面温度が90~130ケルビンの間で変化することが明らかになった。熱慣性と土壌組成を分析することによって、研究チームは最終的な着陸地点の表面が、非常に緻密で微小孔のある塵と氷の層(空隙率30~65%)で覆われていることを見出した。まとめると、フィラエから送られてきた類を見ないデータのおかげで、かつてないほど彗星の性質の理解が進んだことになる。

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Article #10: "The landing(s) of Philae and inferences about comet surface mechanical properties," by J. Biele; S. Ulamec; M. Maibaum; C. Fantinati; F. Finke; H.-H. Fischer; K. Geurts; V. Lommatsch at German Aerospace Center (DLR) in Cologne, Germany; L. Witte at German Aerospace Center (DLR) in Bremen, Germany; R. Rol; C. Gttler; H. Sierks at Max-Planck-Institut fr Sonnensystemforschung in Gttingen, Germany. For a complete list of authors, see the manuscript.

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