小惑星表面の水の直接観察は、航空機搭載の近赤外線望遠鏡を使って初めて行われた。乾燥して生まれたと考えられる石の多いS型小惑星2つで水が検出された。この発見は、太陽系の小天体の複雑で波乱に富んだ歴史、特にその軌道が時間の経過とともにどのように進化したかについての洞察を提供する可能性がある。
「小惑星帯を混乱させるような出来事を説明する理論がいくつかあります」と彼は説明します。 アニシア・アレドンド テキサス州サンアントニオにあるサウスウエスト研究所の博士。アレドンドは水を発見したチームを率いた、と彼女は語る 物理学の世界, 「その間に水が【S型小惑星】に移動した可能性がある」。
炭酸塩、水酸化物、層状ケイ酸塩、硫酸塩などの水和鉱物は、これまでに数百の小惑星の表面で検出されています。これらの検出はすべて、波長約 3 ミクロンの近赤外光を研究することによって行われました。このような光は、水分子に見られる酸素と水素の結合や、より単純なヒドロキシル(OH)基と関連しています。その結果、小惑星では水と水酸基を区別することができませんでした。
ジャンボジェット機
水とヒドロキシルの違いを見分けるために、アレドンドのチームは、NASAとドイツ航空宇宙局の共同ミッションである「 赤外線天文学のための成層圏天文台 (ソフィア)。 SOFIA は、最大 747 km まで飛行したボーイング 13SP に搭載され、機体側面のハッチから覗く直径 2.7 m の赤外線望遠鏡でした。
2021年、天文学者が率いる ケーシーホニボール NASA のゴダード宇宙飛行センターが SOFIA を使用して 水の分子の存在を確認する 太陽に照らされた月の表面で。それは、水分子の化学結合によってのみ生成される6.1ミクロンの中赤外線信号を検出することによって行われました。
ソフィアは2022年に最後の飛行を行ったが、それ以前にはアレドンドのグループがホンニボールと協力して、あいまいな3ミクロンの痕跡を持つことが以前に発見されていたXNUMXつのS型小惑星について同様の観測を行っていた。
ソフィアさん 予報 この機器は、7 つの小惑星、アイリス 20 号とマッサリア 11 号の表面に水分子の存在を確認することができました。他の 18 つの小惑星、XNUMX パルテノーペと XNUMX メルポメネは、SOFIA が水があるかどうかを判断するには暗すぎることが判明しました。
少量
SOFIAは月の観測で、レゴリス(表面物質)1立方メートルに1リットルの約3分の1の水が含まれていることを発見した。アイリスとマッサリアからの信号は、これらの小惑星の表面に同様に少量の水があることを示唆しています。
この水がどのような形をとるかは現時点では不明です。可能性の 1 つは、レゴリス内のケイ酸塩に吸着されて薄膜を形成した可能性です。あるいは、水がレゴリス内の鉱物に化学的に結合している可能性もあります。
これらのシナリオは両方とも、アイリスとマッサリアがこの水を使用して作成されたことを意味します。しかし、天文学者らは、S 型小惑星が太陽の近くで形成され、高温により水が追い払われたと考えています。
3番目の可能性は、水を含む物体との衝突によって、最初は乾燥していた小惑星に水がもたらされた可能性です。このシナリオでは、衝突中に形成された微細なガラスビーズの中に水が閉じ込められることになります。
さまよう惑星
この衝突は、一部の小惑星や惑星が軌道を変えたと考えられる時期に発生した可能性がある。ニース、グランド タック、ジャンピング ジュピターを含むいくつかのモデルはすべて、太陽系の歴史の初期にいくつかの惑星の軌道が変化したと仮定しています。
「これらのモデルはすべて、小惑星に重力摂動を引き起こし、小惑星をシャッフルしたであろう巨大惑星の動きを記述しています」とアレドンド氏は説明する。 「木星は最大であるため、最大の影響を与えただろう。」
グランドタックモデルは、木星が太陽に向かって移動し、それがS型小惑星を太陽から遠ざけたであろうことを示唆している。このモデルは、木星が太陽から遠ざかり、そこで炭素質の C 型小惑星に遭遇したと述べています。これらは S 型よりも太陽から遠く離れて形成されたため、水を含んでいると予想されます。
木星はC型を内側に散乱させ、S型と集まって小惑星帯を形成したであろう。現在、S タイプは小惑星帯の内側の領域に生息し、C タイプは外側の領域に生息しています。それらが混合すると衝突が起こり、小さなCタイプが大きなSタイプの上に降り注いだことでしょう。これは、水がどのようにして S 型小惑星に到達したかについての説明を提供します。
JWSTで検索を続ける
科学者たちは、C 型小惑星には水が含まれているはずだと考えていますが、これはまだ確認されていません。これは廃止されたSOFIAでは解決できません。そこで、アレドンドのチームは、C 型小惑星で同じ 6.1 ミクロンの痕跡を探すために、ジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST) に目を向けました。
明るい原始星は、地球の水の起源に光を当てる
「これまでのところ、私たちは(JWSTで)メインベルトの小惑星を2つ観測しており、さらに多くの観測を行う提案を提出しました」とアレドンド氏は語る。 物理学の世界。これらの C 型小惑星は、142 ポラナと 225 ヘンリエッタです。
「水が含まれているかどうかを確認する分析はまだ完了していません。しかし、機器の仕様に基づくと、JWST は私たちが探している特徴を検出するのに十分な感度を備えているはずです。」と Arredondo 氏は言います。
研究チームはまた、小惑星帯のどこに水があるかを発見することで、地球の水の起源を解明するのに役立つと期待している。これは衝突によって到達したと考えられているが、衝突が彗星、C 型小惑星、あるいは S 型小惑星との衝突であったのかは不明である。
研究はで説明されています 惑星科学ジャーナル.
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