サイエンスジャーナル

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太陽系

まるで地球、大気と海と雲があり、雨も降る天体は何でしょう? 衛星タイタンの驚くべき姿

 タイタンとは何か?

 地球以外の天体で、大気と海と雲があり、雨も降る天体は何でしょう? 正解は「タイタン」。NASAの打ち上げた土星探査機「カッシーニ・ホイヘンス」による観測ではっきりと確認できた。

 衛星タイタンは、1655年オランダの天文学者クリスチャン・ホイヘンス(1629〜1659)により発見された、太陽系の中で唯一の厚い大気を持つ衛星である。直径は5150kmで、木星の衛星ガニメデ(5262km)に次ぐ大きさ。 窒素を主成分とする大気には、生命の誕生に必要な微量のメタンやその他の炭化水素が含まれている。このことから、生命誕生前の原始地球時代(38億年から35億年前)の環境が閉じ込められていると考えられている。

 2005年12月29日、探査機カッシニがタイタンの上空9万kmをフライバイ(接近通過)中に搭載された可視光・赤外線マッピング分光カメラにより撮影された画像では、タイタンの極地の上空にメタンの雲が存在することが確認された。これほど大規模でしかもその構造が詳細に観測されたのは史上初めてのことだった。


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金星探査機「あかつき」の成果!金星の弓なり模様雲、地形による気圧変化が重力波となって伝搬

 探査機「あかつき」が金星軌道に日本初の惑星探査実現へ

 「あかつき」は、宇宙航空研究開発機構(JAXA)宇宙科学研究所(ISAS)の金星探査機。観測波長の異なる複数のカメラを搭載して金星の大気を立体的に観測する。2010年5月21日に種子島宇宙センターから打ち上げられた。

 2010年12月7日に金星の周回軌道に入る予定であったが、軌道投入に失敗し、金星に近い軌道で太陽を周回していた。2015年12月7日に金星周回軌道への再投入が行われ、12月9日に成功が確認された。2016年4月4日、再度の軌道修正を行い、4月8日成功を確認した。この軌道修正により観測期間が当初予定の800日から2000日に延びる事となった。

 「あかつき」は、金星の周りを8∼9日で一周する楕円(だえん)軌道を飛行。6種類の観測機器を搭載しており、金星を覆う厚い雲や大気現象の観測を続ける。「あかつき」の本格的な観測が2016年4月から開始されている。


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2017年の天文現象 元日に「うるう秒」、1月しぶんぎ座流星群、8月8日部分月食、12月ふたご座流星群など

 元日に「うるう秒」午前9時前に1秒調整

 世界の標準時を地球の自転に合わせるため、1日を1秒長くする「うるう秒」の調整が、1日午前9時前、1年半ぶりに行われた。

 「うるう秒」は、地球が自転するスピードがわずかに変わることで生じる時刻のずれを調整するため、1日の長さを1秒長くするもので、1日に1年半ぶりに世界で同時に実施された。

 日本の標準時を管理している東京・小金井市の情報通信研究機構には、調整の瞬間を見ようと、家族連れなどおよそ400人が集まり、大きなデジタル時計を前にカウントダウンを行った。


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日本の新しい小型ロケット「イプシロン」2号機打上げ成功!探査衛星「あらせ」がオーロラの起源「バン・アレン帯」を調査

 イプシロン2号機 打ち上げ成功

 日本の新しい小型ロケット、「イプシロン」の2号機が地球周辺の放射線を調べる探査衛星を載せて、12月20日午後8時に鹿児島県の内之浦宇宙空間観測所から打ち上げられ、午後8時13分ごろ、予定どおり衛星を切り離して打ち上げは成功した。

 日本の小型ロケット「イプシロン」の2号機は、20日午後8時、1段目の燃料に点火し、発射台を離れました。ロケットは衛星を覆っている「フェアリング」や、1段目、2段目を次々に切り離しながら上昇を続け、打ち上げからおよそ13分半後の午後8時13分ごろ、高度500キロ付近で衛星を切り離し、打ち上げは成功した。

 今回が2回目の打ち上げとなる「イプシロン」は、重さが数百キロクラスの小型の人工衛星を低価格で打ち上げるために、JAXA(宇宙航空研究開発機構)が、IHIエアロスペースとともに開発した新しい小型ロケットで、3年前に1号機の打ち上げに成功している。


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土星探査機「カッシーニ」いよいよグランドフィナーレ!土星の環に最接近、見えるかな?「氷」の粒子

 土星探査機「カッシーニ」の活躍

 「カッシーニ (Cassini-Huygens)」は、アメリカ航空宇宙局(NASA)と欧州宇宙機関(ESA)によって開発され、1997年に打上げられた土星探査機。いよいよ「カッシーニ」のミッションも残すところ1年弱となった。これから来年4月下旬まで、カッシーニは土星の環をかすめるようなコースを20回飛行する予定で、その1回目が12月4日に実施された。

 環の粒子はほぼ全て水の氷であり、塵やその他の物質が少量混入しているといわれる。しかし、映像等で実際に確認したことはなく、今回の接近で何らかの証拠が確認できればよいと思う。

 カッシーニは、金星→金星→地球→木星の順にスイングバイを行なって土星軌道に到着した。カッシーニには惑星探査機ホイヘンス・プローブ (2.7 m、320 kg) が搭載されており、タイタンでカッシーニより切り離されてタイタンに着陸し、大気の組成・風速・気温・気圧等を直接観測した。


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2016年11月14日「スーパームーン」1948年以来、68年ぶりに満月が地球に大接近!雲の切れ間から月を探そう

2016年11月14日 スーパームーン

 11月に入り急に寒くなったが、空気が乾燥し透明度が増してくると、夜空の星が美しい季節がやってくる。暖かい服装と暖かい飲み物を用意して、たまにはのんびり星を眺めてみたいものだ。

 11月初め、日の入り直後の南西の低い空には、10月30日に3度まで近づいた金星と土星が、まだまだ仲良く並んでいた。11月2日から3日にかけて三日月前後の細い月がこのふたつの惑星に近づいた。黄昏の残る夕空ではマイナス4等級の金星に対して0等級の土星は見えにくいが、11月3日には月、金星と一緒に小さな正三角形が描けた。

 その後月は、日に日に上弦に向かって形を変えながら背景の星空の中を移動していき、6日には火星にも接近した。惑星を手掛かりに月の位置と形の変化を楽しもう。


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美しい土星の環の起源は?およそ40億年前の“後期重爆撃期”に近くを通ったカイパーベルト天体

美しい土星の環の起源は?

 土星の環は、太陽系で最も顕著な美しい惑星の環である。μm単位からm単位の無数の小さな粒子が集団になり、土星の周りを回っている。環の粒子はほぼ全て水の氷であり、塵やその他の物質が少量混入している。 環からの反射光によって土星の視等級が増すが、地球から裸眼で土星の環を見ることはできない。

 ガリレオ・ガリレイが最初に望遠鏡を空に向けた翌年の1610年、彼は人類で初めて土星の環を観測したが、ガリレオはそれが何であるかはっきり認識することはできなかった。1655年、クリスティアーン・ホイヘンスは初めて、それが土星の周りのディスクであると記述した。ピエール=シモン・ラプラス以降、多くの人が、土星の環は多数の小さな環の集合であると考えているが、実際には、環と環の間に何もない空隙の数は少ない。実際には、密度や明るさに部分的に極大部や極小部のある同心円の環帯であると考える方が正確である。

 密度の濃いメインリングは、土星の赤道から7000kmから8万kmの距離に広がっている。最も薄いところで約10m、最も厚いところで約1kmと推定されている。99.9%が純粋な水の氷であり、不純物としてソリンやケイ素を含む。メインリングを構成する粒子の大きさは、主に直径1cmから10m程度である。


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木星の衛星エウロパ、水噴出の可能性高まる!エンケドラス、ケレスにも海が、生命存在の可能性も

木星のエウロパから水柱噴出

 エウロパ(Jupiter II Europa)は、木星の第2衛星である。2007年までに発見された衛星の中で内側から6番目の軌道を回っている。この衛星はガリレオ・ガリレイによって発見されたものだ。イオ、ガニメデ、カリストとあわせてガリレオ衛星と呼ばれている。

 表面は少なくとも厚さ3km以上の氷で覆われており、所々にひび割れが走っている。イオの次に木星に近く、公転周期がイオの2倍、ガニメデの半分という軌道共鳴の状態にあるため、強い潮汐力の変動に晒されている。その潮汐力で発生する熱によって表面の固い氷層の下は深さ数十から百数十kmにわたって氷が融け、シャーベット状ないし液体の海になっており、地球の海洋深部にあるような熱水噴出孔も存在すると考えられている。

 2016年9月27日、米航空宇宙局(NASA)は、木星の衛星エウロパ表面の氷から水とみられる液体が柱のように高く噴出していることをハッブル宇宙望遠鏡が観測した、と発表した。


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太陽系外縁天体(TNO)に未知の第9惑星を探して...惑星と逆方向に公転する直径200kmもの氷の塊発見!

第9惑星の探索

 学術誌「アストロノミカル・ジャーナル」の2016年1月20号によると、太陽系外縁部の極寒の暗がりに、地球より大きい未知の惑星が潜んでいる可能性があるという。カイパーベルト(海王星軌道の外側にある天体密集領域)にあるいくつかの天体の奇妙な軌道を調べると、未知の大きな惑星の重力が作用している形跡がある。

  つまり、これらの奇妙な軌道が、未知の大きな第9惑星が太陽系外縁部に潜んでいる証拠である。研究チームの計算によると、第9惑星が存在するなら質量は地球の約10倍、半径は3倍程度。「スーパー・アース」か海王星より小さい「ミニ・ネプチューン」というタイプの惑星になる。銀河系にはこのタイプの惑星がたくさんあるが、なぜか太陽系の近くでは非常に少ない。

 シミュレーションによれば、第9惑星はおそろしく遠いところにある。太陽に最も近づくときでも地球・太陽間のざっと200~300倍の距離があり、最も遠ざかるときには600~1200倍もの彼方にあり、太陽のまわりを1周するのに2万年はかかる。


 

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太陽系に最も近い恒星ケンタウルス座のα星「プロキシマ」に第二の地球を発見か?

地球そっくりの系外惑星は存在するか?

 最近は第二の地球が発見されたというニュースが流れても珍しくはなくなった。ハビタブルゾーン、つまり恒星から適度な距離があり、岩石型の惑星ならば、生物の存在の可能性があるのでそう呼ばれているようだ。

 だが、地球のように青く美しい惑星は残念ながら発見されていない。

 系外惑星の探索に活躍してるのがNASAの系外惑星探査衛星「ケプラー」だが、最近発見された1284個が系外惑星のうち、ハビタブルゾーンに位置するものはわずかに9個。系外惑星の存在は珍しいものではなくなったが、生命が存在できる惑星になるとまだまだ少ない。

 今回、太陽系に最も近い恒星の周りで、地球に似た惑星が見つかった。岩石でできており、水が存在する可能性もあるという。だが、恒星に近いため、地球とは似ても似つかない存在らしい。英ロンドン大などの研究者らが8月25日付の英科学誌ネイチャーに発表された。


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木星の大赤斑、上空800kmでは摂氏1300度にも達する熱源だった!熱の原因は音波か?

木星の巨大な赤い渦

 木星の大赤斑(Great red spot)とは、木星に存在する高気圧性の巨大な渦である。地球の地表の望遠鏡からでも観測可能であり、ジョヴァンニ・カッシーニにより1665年に発見された。

 大きさは18,000 km × 12,000 km から 40,000 km × 14,000 km 程度で、おおよそ地球2、3個分の大きさである。雲頂高度は周囲よりも8km程度高い。赤道より22°南に位置し、反時計回りに、周期6日程度で回転している。

 大赤斑の渦が、マーブリングの渦が発達してできたものであるのか、台風のようなものであるのか、あるいは下層に何らかの原因が存在しているのかなど、詳しい発生原因・構造は解明されていない。


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公転周期700年、太陽系の新たな「準惑星」を発見!全天の徹底的な探索で第9惑星の発見も近い?

太陽系第9惑星は存在する

 準惑星(dwarf planet)というと、太陽の周囲を公転する惑星以外の天体のうち、それ自身の重力によって球形になれるだけの質量を有するもの。国際天文学連合(IAU)が2006年8月24日に採択した第26回総会決議の中で「惑星」を再定義した際に、同時に定義された太陽系の天体の新分類である。

 冥王星(Pluto)は、1930年にクライド・トンボーによって発見され、2006年までは太陽系第9惑星とされていた。太陽系外縁天体内のサブグループ(冥王星型天体)の準惑星に区分される天体である。太陽系の中で海王星軌道より遠い天体(太陽系外縁天体、TNO)のうち、エッジワース・カイパーベルトにある天体である。

 学術誌「アストロノミカル・ジャーナル」の2016年1月20号によると、太陽系外縁部の極寒の暗がりに、地球より大きい未知の惑星が潜んでいる可能性があるという。カイパーベルト(海王星軌道の外側にある天体密集領域)にあるいくつかの天体の奇妙な軌道を調べると、未知の大きな惑星の重力が作用している形跡があるという。


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定説を覆す発見!火星衛星フォボスとディモスは巨大天体衝突で形成か?複雑な軌道を描くわけ

 火星の衛星の不思議

 火星の衛星というと、2つの小さな衛星、フォボスとディモスである。2つの衛星は、いずれも1877年にアサフ・ホールによって発見され、ギリシア神話に登場する軍神アレースの息子、ポボス(「狼狽」の意)とディモス(「恐怖」の意)にちなんで名づけられた。アレースはローマ神話では戦争の神マルスとして知られている。

 これらの衛星はとても変わっている。まずフォボスとディモスの運動であるが、地球の衛星である月のそれとは非常に異なっている。フォボスは西から上って東へ沈み、11時間後に再び上る。ディモスは火星から見た静止軌道のわずかに外側を回っており、東から上るがその運動は非常に遅い。ディモスの公転周期は30時間だが、西の地平線に沈むまでには2.7日もかかる。これはディモスの公転が火星の自転から少しずつ遅れるためで、平均して約5.4日後には再び上る。

 どちらの衛星も火星の潮汐力によって自転と公転が同期しており、常に火星に同じ面を向けている。フォボスは火星の自転よりも速く公転しているため、潮汐力によってフォボスの軌道半径はゆっくりと、しかし確実に小さくなっている。未来のある時点でフォボスはロッシュ限界を超え、潮汐力によって破壊されると考えられる。火星の表面に残る多くのクレーターは、過去にフォボスのような小さい衛星がいくつかあったことを示唆している。一方ディモスは軌道が十分に遠いため、その公転軌道はゆっくりと遠ざかっている。


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NASA探査機「ジュノー」が5年の長旅終え、木星軌道に到達!巨大な渦大赤斑・強力な磁場とオーロラの謎

米探査機ジュノーが木星軌道に 5年の長旅終え観測開始

 米航空宇宙局(NASA)の木星探査機「ジュノー」が7月5日、木星の周回軌道に入った。ジュノーは2011年8月 に打ち上げられて以来5年近く長旅を続けてきた。今後、木星周回軌道を約1年8カ月かけて37周し、木星のガスなどを詳しく観測して太陽系最大の惑星である木星誕生の謎に迫る。

 NASAによると、ジュノーは軌道に入るためのエンジンを噴射し、5日昼過ぎに計画通り周回軌道に入ったことが確認された。ジュノーの軌道は木星に近づいたり遠ざかったりする。ジュノーは今後、周回中に木星上空約5千キロまで定期的に接近し、木星のガスの成分や内部構造、磁場、さらに木星が岩石質の核を持つかどうかなどについても詳しく調べる。

 ジュノーには、木星以遠を観測する探査機としては初めて、原子力電池ではなく3枚の大型太陽電池パネルが搭載された。このため微弱な太陽光で長旅が可能かどうか心配されたが無事木星に到達した。


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ここまでわかった!小惑星イトカワの歴史の一部判明 !太陽系誕生から現在まで起きた4つのイベントとは?

はやぶさのサンプル分析

 「はやぶさ」といえば、2003年5月9日13時29分25秒(日本標準時、以下同様)に宇宙科学研究所(ISAS)が打ち上げた小惑星探査機である。イオンエンジンの実証試験を行いながら、2005年夏にアポロ群の小惑星 (25143) イトカワに到達し、その表面を詳しく観測してサンプル採集を試みた後、2010年6月13日22時51分、60億kmの旅を終え、地球に大気圏再突入した。地球重力圏外にある天体の固体表面に着陸してのサンプルリターンは、世界初であった。

 持ち帰ったサンプルは、2010年11月16日までにA室内から微粒子が約1,500個が回収され、分析の結果、岩石質であった。回収された微粒子の組成が地球上の岩石と異なり、隕石の組成や観測データから推定されたイトカワ表面の組成と一致したことなどから、大部分がイトカワ起源と判断された。分析はその後も続けられている。粒子の初期分析は2011年1月に開始された。3月にはアメリカで開かれた第42回月惑星科学会議で中間報告が発表された。


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第2の月は存在するか?地球に寄り添う「準衛星 2016HO3」を発見!一緒に太陽を公転する小惑星

第2の月は存在するか?

 月といえば、地球の衛星である。月と地球の間の距離は38万4,400km、これに対し地球の直径は1万2,756km、月の直径は3,474kmである。

 太陽系内の惑星のうち水星と金星以外の6個、準惑星のうち冥王星、エリス、ハウメアの3個は、それぞれ少なくとも1個の衛星を持つ。また、20世紀末以降の観測により衛星を持つ小惑星も100個以上が確認されている(2007年現在)。

 従来、地球に対する月は、衛星としては不釣合いに大きく、二重惑星と見なす意見もあった。月の直径は地球の4分の1強であり、質量でも81分の1に及ぶためである。後者を見れば小さいように思えるが、地球-月の体系に次ぐものは海王星に対するトリトンの800分の1であり、他の惑星の衛星の場合ははるかに小さいことから、地球-月系の大きさの特異さがわかる。


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冥王星は生きていた!窒素の氷が絶えずわき上がる意外な地質運動が判明!熱源は放射性物質か?

ニューホライズンズからのたより

 ニュー・ホライズンズ (New Horizons) はアメリカ航空宇宙局 (NASA) が2006年1月19日に打ち上げた、人類初の冥王星を含む太陽系外縁天体の探査を行う無人探査機である。

 打ち上げ費用は、ロケット製造費、施設利用費、装置開発経費及びミッション全体の人件費を含み、約7億ドル(日本円で約800億円)である。ジョンズ・ホプキンス大学応用物理研究所 (APL)(英語版)のミッションチームが管制を行っている。

 2015年7月14日、11時47分に冥王星をフライバイ(接近通過)し、冥王星と衛星カロンを撮影。最接近時の距離は13,695kmで、カロンの公転軌道の内側を通る。そのときの速度は14km/s。2016年1月まで、冥王星とその衛星を観測。2016年1月、接近後の探査終了。2016年10月~12月に全てのデータを送信完了する。現在はまだデータの解析途中であるが、素晴らしい成果を上げている。

 冥王星の明るいハート形の地域で、窒素の氷の平原上に見られるさまざまな多角形の模様は、内部の地熱による氷のゆっくりとした対流で形成された可能性が高いと分かった。米航空宇宙局(NASA)などの二つの研究チームが6月5日までに英科学誌ネイチャー電子版に発表した。


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太陽系第9惑星は他の恒星から盗まれた惑星かもしれない!第9惑星が存在する証拠発見

太陽系第9惑星は存在する

 冥王星(Pluto)は、太陽系外縁天体内のサブグループ(冥王星型天体)の代表例とされる、準惑星に区分される天体である。1930年にクライド・トンボーによって発見され、2006年までは太陽系第9惑星とされていた。

 冥王星は太陽系外縁部に大きな惑星があると科学者が予想して発見された準惑星である。パーシバル・ローウェルが1916年に、天王星と海王星の実際の軌道が計算に合わないのは、海王星の軌道の彼方に惑星Xが存在するからだと主張した。ローウェルの確信は強く、10年にわたって惑星Xの探索が行われた結果、ついに1930年に冥王星が発見された。

 けれども冥王星は小さすぎて、ローウェルの言う「天王星と海王星の軌道の異常」を説明することはできなかった。さらにその後、この「異常」は、未知の惑星の影響ではなく、観測ミスによるものであることが明らかになった。それから86年の間に、新しい惑星について多くの予想が発表されては否定されてきた。


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火星が地球と最接近の「スーパーマーズ」!6月は観測の好機!火星の小接近・中接近・大接近とは何?

 火星が観望の好機!望遠鏡で観察しよう!

 2016年5月31日は、火星最接近の日、いわゆる「スーパーマーズ」。 火星最接近とは、文字通り、火星と地球の間が一番近くなるのが、2016年5月31日。これほど近づいたのはなんと、11年ぶりだという。

 最接近時の火星と地球の間の距離は7,528万キロメートルで、中接近という。火星は地球のひとつ外側にある惑星で、約780日(約2年2カ月)の周期で地球への接近(会合)を繰り返している。地球の軌道はかなり円に近い形をしているが、火星の軌道は少しつぶれた楕円形をしている。

 また、会合周期がちょうど2年ではなく2年2カ月であるため、火星と地球が接近する位置は毎回ずれ、距離も大きく変わる(最も近い位置での接近と最も遠い位置での接近では、距離が2倍ほど違う)。 今回の最接近距離まで近づくのは、2005年11月20日以来、2018年には5,759万キロメートルまで大接近する。


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世界最古の微小隕石を発見!表面の酸化鉄からここまでわかった!27億年前の原始大気の酸素濃度

 現在の大気と原始大気

 地球の大気の成分は何だろうか?

 もちろん、酸素、窒素、アルゴン、二酸化炭素などである。酸素はおよそ20%、窒素が79%である。アルゴンが0.9%。二酸化炭素が増えて温暖化が問題になっているというが、0.04%(400ppm)で、わずかなものである。

 それでは、昔からこのような大気だったのであろうか?

 どうもそうではないらしい。地球大気の歴史については、確証は得られていないが、以下のようなことが考えられている。


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