何？小惑星にも骨粗鬆症がある？

年齢を重ねるにつれて、カルシウム補給に注意を払わないと、骨粗しょう症に悩まされることになります。

でも、聞いたことありますか？多くの小惑星は、私たちが想像するほど岩石や金属ほど密度が高くありません。実際、ほとんどの小惑星は「骨粗鬆症」であり、内部に多くの隙間があります。小惑星の中には、多孔率が 80% に達するものもあります。

小惑星ベンヌの瓦礫の表面

実際、ほとんどの小惑星は密度の高い単一の岩石ではなく、緩く多孔質の構造、または無視できない多孔性を持つ堆積した砂利の構造を持っています。小惑星の多孔度は、小惑星の体積のうち巨視的に空洞となっている部分の割合として定義されます。小惑星の多孔性は、小惑星の形成メカニズム、つまり、多数の小さな岩石が重力集積によって徐々に大型の小惑星を形成するというメカニズムも説明できます。

小惑星の多孔率分布は 0% から 80% の範囲です。小惑星の多孔性により、小惑星の嵩密度は粒子密度よりも大幅に小さくなります。小惑星の多孔度が高いほど、嵩密度と粒子密度の差が大きくなります。

小惑星イトカワ（多孔率41%）

小惑星の多孔性は、間接的に小惑星の構造情報も反映します。小惑星の多孔性がゼロの場合、それは一枚岩の岩石構造を持ちます。小惑星の多孔率が 30% を超える場合、緩い瓦礫の山構造になる可能性が高いです。イトカワの空隙率は約41％、リュウグウの空隙率は約58％、ベンヌの空隙率は約50％で、ラブルパイル構造をしていると考えられています。エロス小惑星の多孔率は10%～30%で、砕けた単一の岩石であると推測されています。

小惑星リュウグウ（多孔率58%）

ベンヌ（多孔度50％）

エロス 433 小惑星 (多孔度 10-30%)

小惑星の「骨粗鬆症」特性は、惑星防衛にとって重要な意味を持つ。

まず、「骨粗鬆症」の小惑星は構造強度が低く、大気中で崩壊して爆発する可能性が高く、小惑星が地表に直接衝突する可能性が低くなります。主な被害形態は衝撃波による損傷効果です。もちろん、小惑星の直径が十分に大きい場合は、表面に衝突することになります。

第二に、「骨粗鬆症」の小惑星が運動エネルギーに衝突すると、クレーターは広く浅くなります。単一の岩石質小惑星が運動エネルギーに衝突すると、深く狭い穴が形成される可能性が高くなり、より多くの飛沫が高速で噴出することになります。高速スプラッシュが多いほど防御効果が高まります。したがって、同じ質量の条件では、「骨粗鬆症」の小惑星は防御するのがより困難です。幸いなことに、「骨粗鬆症」小惑星の密度は一般的に低いです。例えば、リュウグウ/ベンヌ小惑星の密度は1立方センチメートルあたり1.2グラムです。同じ明るさの条件下では、質量も軽くなります。

はやぶさ2は2019年4月5日、微小衝突装置を放出し、重さ2キロの銅板を毎秒約2キロメートルまで加速し、最終的に小惑星リュウグウの表面に直径約17メートル、深さ約3.5メートルの衝突クレーターを形成した。同時に、坑道の中央に直径約3メートル、深さ約0.6メートルの中央坑道があることも発見された。また、これは小惑星が層状構造を持ち、表面の多孔性と内部の多孔性が異なる可能性があることも反映しています。

最後に、骨粗鬆症の小惑星は高速で衝突すると粉々に砕け散りやすくなり、破壊されやすくなります。

上記の分析はまだ定性的なものであり、多孔性が惑星防衛の有効性に与える影響については、さらに理論的かつ数値的な研究が必要です。

「骨粗しょう症」は小惑星の経済的価値も低下させるだろう。 16 プシケは小惑星帯に位置するM型小惑星です。これまでの推定によれば、小惑星の96%は鉄とニッケルで、総資源価値は100兆ドルを超える。プシケは1852年にイタリアの天文学者によって発見されました。太陽系で発見された16番目の小惑星です。その等価直径は約226キロメートルで、南京から杭州までの直線距離に相当します。

この小惑星は衝突によってマントルと地殻が剥ぎ取られた惑星の核であると考えられている。本来、小惑星帯には大きな惑星が存在するはずだったが、木星があまりにも「貪欲」だったため、惑星の胚が大きな惑星に成長するための物質が足りなかった。

地球の中心核は地下の非常に深いところにあるため、人類はまだそれを直接検出する能力を持っていません。プシケの探査は、人類にとって惑星の核を探査する極めて稀な機会となる可能性があり、これは巨大惑星の形成と進化の研究にとって極めて重要です。

NASAは2022年にプシケを探査する宇宙船を打ち上げる計画で、2026年にプシケに到着して科学的探査を行う予定だ。

しかし、最近の研究によると、アリゾナ大学の研究者らは、プシケの多孔度は35%にも達する可能性があり、これはラブルパイル小惑星の臨界多孔度を超えていることを発見した。プシケはこれまで考えられていたように固体の惑星核ではなく、ベンヌのような瓦礫の山のような小惑星である可能性が高い。

35% の多孔度は、鉱物含有量が以前の推定よりも約 35% 少ないことを示唆しています。アリゾナ大学の研究者の推定によると、その組成は金属が80%、鉄分の少ない輝石が7%、炭素質コンドライトが10.5%です。これは、96%が鉄とニッケルであるという以前の推定とは大きく異なります。

この場合、経済的価値が大幅に低下してしまうのではないかと懸念しています。