小惑星とはいったい何者なのでしょうか?太陽系の神秘的な小惑星帯はどのようにして形成されたのでしょうか?

約6500万年前、1億6000万年にわたって地球を支配してきた恐竜は絶滅した。恐竜の絶滅に関するさまざまな仮説の中で、最も主流となっているものの一つが「小惑星の衝突」です。もし恐竜の絶滅が本当に小惑星に関係しているのであれば、この出来事は間違いなく地球上の生命の進化の歴史における大きな転換点となるでしょう。この小惑星の衝突は地球の生態系を変えただけでなく、小惑星が地球に及ぼす大きな影響を私たちに深く認識させました。

では、小惑星とはいったい何なのでしょうか?彼らはどこから来たのですか?私たちの惑星に対する潜在的な脅威は何でしょうか?

小惑星は太陽系の天体であり、惑星と同様に太陽の周りを公転しますが、大きさと質量は惑星よりもはるかに小さいです。それらのほとんどは、火星と木星の軌道の間にある小惑星帯に分布しています。いくつかの小惑星は特殊な軌道を持ち、地球の軌道を横切ります。これらは地球近傍小惑星と呼ばれます。

小惑星は、自身の重力により規則的な球形をしている惑星とは異なり、さまざまな形をしています。ジャガイモのような形のものや、ダンベルのような形のもの、不規則な形のものもあります。これは、小惑星が小さすぎて、球形に変形するのに十分な重力を持たないためです。大きさは様々で、最小のものはわずか数メートル、最大のものは直径数百キロメートルを超えます。ケレスは人類が発見した最初の小惑星だが、現在では冥王星と同じカテゴリーの準惑星として再定義されている。セレスの発見は 1801 年に遡ります。当時、この天体が惑星の基準を満たすには小さすぎて暗すぎたため、天文学者たちはまだこの天体が何に属するのか解明していませんでした。しかし、恒星でも彗星でも衛星でもないことは明らかでした。それ以来、天文学者はケレスと新たに発見されたパラスを表すのに「小惑星」という用語を使用しています。それ以来、科学者たちは火星と木星の軌道の間に多数の小惑星を発見した。 2024年現在、この地域には番号が付けられた小惑星が約60万個存在します。この地域には少なくとも数百万個の小惑星が集まっていると推定されており、木星と火星の軌道の間にあるこの領域は「小惑星帯」とも呼ばれています。

なぜ木星と火星の軌道の間に小惑星帯があるのでしょうか?

この小惑星帯の起源については科学界で多くの仮説が立てられています。最も広く受け入れられている仮説の 1 つは、太陽系の形成の初期段階で、太陽の周りの物質が徐々に集まって惑星が形成されたというものです。火星と木星の軌道の間の領域では、もともと惑星が形成される可能性がありました。しかし、木星の強い重力の干渉により、この領域の物質は集まって完全な大きな惑星を形成することができませんでした。その代わりに、小惑星は互いに衝突して砕け散り、最終的に多数の小惑星を形成しました。

もう一つの仮説は、小惑星帯は初期の惑星への巨大な衝突によって残された残骸である可能性があるというものである。太陽系の初期には、惑星同士の衝突が頻繁に起こっていました。いくつかの惑星が激しい衝突を受けた後、その物質の一部が宇宙空間に放出されました。重力の影響により、これらの物質は徐々に集まり、小惑星帯を形成しました。

小惑星について話すとき、人々はそれを彗星や流星と混同することが多いかもしれませんが、それらは本質的に異なります。

小惑星は主に岩石と金属で構成されており、その組成は太陽系の惑星と似ており、主にケイ酸塩、鉄、ニッケルなどが含まれています。彗星は主に氷、塵、岩石で構成されており、氷の成分には水の氷、二酸化炭素の氷、メタン氷などが含まれます。彗星は通常、温度が非常に低いため揮発性物質が氷として存在できる太陽系の端で形成されます。彗星が太陽に近づくと、太陽の熱によって彗星の表面の氷が昇華し、彗星の最も顕著な特徴の 1 つである長い尾が形成されます。流星は小惑星や彗星などの天体の破片です。これらの破片が地球の大気圏に入ると、大気と擦れ合って高温が発生し、燃えて輝きます。流星体が大気圏で完全に燃え尽きなかった場合、残りの部分は地球の表面に落下して隕石になります。

地球への小惑星の衝突は極めて稀ですが、それでも地球にとって潜在的な脅威となります。科学者たちは、小惑星の直径が数十メートルから数百メートルの場合、地球への衝突により局所的に深刻な被害が発生する可能性があると推測している。例えば、1908 年のツングースカ大爆発は、直径約 50 メートルの小惑星または彗星の破片が空中で爆発したことが原因で、爆発の中心周辺の約 2,000 平方キロメートルの森林が破壊されたと考えられています。直径1km以上の小惑星が地球に衝突すると、地球規模の災害を引き起こす可能性があります。この規模の衝突は、広大な地域を瞬時に破壊できるほどの巨大な衝撃波を生み出すだろう。同時に、衝突により大量の塵が大気中に巻き上げられることになる。この塵は太陽光を遮り、地球の気候を寒冷化させ、間違いなく地球に大きな災害をもたらすでしょう。さらに、小惑星が海に落下した場合、膨大なエネルギーが放出されて地球規模の津波を引き起こし、地球に壊滅的な打撃を与える可能性があります。

2024年までに発見される地球近傍小惑星の数は3万6000個を超え、そのうち地球からの最小距離が0.05天文単位、直径が140メートルを超えるものは潜在的に脅威となる地球近傍小惑星と定義され、全体の約10分の1を占める。科学者たちは、直径1kmを超える小惑星が地球に衝突する確率は約70万年に1回である一方、直径10kmを超える小惑星が地球に衝突する確率はさらに低く、約1億年に1回であると推定しています。確率は極めて低いですが、一度衝突が起きれば、地球に与える災害は取り返しのつかないものとなります。

地球に対する小惑星の潜在的な脅威に対処するため、科学者たちはそれを防ぐためのさまざまな対策を講じてきました。まず、地上の望遠鏡や宇宙探査機などのさまざまな天文観測機器を通じて小惑星を監視・追跡し、潜在的に脅威となる小惑星をできるだけ早く検出し、その軌道を正確に計算します。第二に、科学者たちは小惑星の衝突に対処するためのいくつかの技術的な解決策を提案しました。例えば、小惑星に衝突するように宇宙船を打ち上げると、その軌道の方向が変わり、地球に衝突する軌道から外れる可能性があります。しかし、この計画はまだ研究と試験の段階にあり、その実施には多くの技術的な課題が伴います。

太陽系の神秘的な天体である小惑星は、太陽系の形成と進化に関する重要な情報を持っているだけでなく、地球の安全に対する潜在的な脅威ももたらします。小惑星に関する徹底的な研究を通じて、太陽系の謎をより深く理解できるだけでなく、私たちの故郷である地球を守り、小惑星の衝突を防ぐための十分な準備もできるようになります。

著者：星中成光 査読者：中国科学院国家宇宙科学センター研究員 李明涛 制作者：中国科学技術協会科学普及部 監修者：中国科学技術出版社、北京中科星河文化メディア株式会社