宇宙の小惑星の表面で初めて水分子が検出された

科学者らは宇宙の小惑星の表面に初めて水分子を発見した。この発見は太陽系における水の分布に関する新たな詳細を明らかにしており、2月12日付けの惑星科学ジャーナル誌に掲載された研究で詳細が述べられている。

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地球に持ち帰られた小惑星のサンプルで水分子が検出されたことはあるが、宇宙にある小惑星の表面で水分子が発見されたのは今回が初めてだ。研究チームは、現在は退役した成層圏赤外線天文台（SOFIA）のデータを用いて、ケイ酸塩を多く含む小惑星4つを調査した。望遠鏡を搭載したこの飛行機は、ドイツ航空宇宙センターとNASAが運用していた。SOFIAの微光天体赤外線カメラ（FORCAST）装置による観測結果から、小惑星アイリスとマッサリアには、表面に水分子が存在することを示す特定の波長の光の証拠があることが明らかになった。小惑星アイリスは直径124マイルの巨大小惑星で、火星と木星の間を太陽の周りを公転している。マッサリアは直径約84マイルで、赤い惑星の近くにある。

「小惑星は惑星形成過程の残り物なので、その組成は太陽系星雲のどこで形成されたかによって異なる」と、研究の共著者でサウスウエスト研究所の天文学者兼小惑星専門家のアニシア・アレドンド氏は声明で述べた。「特に興味深いのは小惑星上の水の分布だ。それは水が地球にどうやって運ばれたのかを明らかにする可能性があるからだ」

乾燥したケイ酸塩小惑星は無水物とされ、通常は太陽に近い場所で形成されます。カリクロのような氷の多い宇宙岩は、太陽から離れた場所で発見されます。小惑星が太陽系のどこにあり、何からできているのかを理解すれば、太陽系の物質が時間とともにどのように分布し、進化してきたかを知ることができます。地球上のすべての生命にとって水は不可欠なので、水が存在する可能性のある場所を正確に特定することで、太陽系内、さらには太陽系外の生命を探す場所を決めることができます。

「私たちは、小惑星イリスとマッサリアで分子水に明確に起因する特徴を検出しました」とアレドンド氏は語った。「私たちの研究は、太陽の光に照らされた月の表面で分子水を発見したチームの成功に基づいています。SOFIAを使用して、他の天体でもこのスペクトルの特徴を見つけることができると考えました。」

水分子は、月面の南半球にある月面最大のクレーターの 1 つで SOFIA によって検出された。月と小惑星のこれまでの観測で、何らかの形の水素が発見されたが、水と、化学的に近縁なヒドロキシルとの区別はできなかった。チームは、クレーターでおよそ 12 オンス ボトル 1 本分の水を発見した。水は鉱物に化学的に結合し、月面全体に広がる 1 立方メートルの土壌に閉じ込められていた。

「スペクトル特性のバンド強度に基づくと、小惑星上の水の豊富さは、太陽に照らされた月と一致する」とアレドンド氏は述べた。「同様に、小惑星上では、水は鉱物に結合するだけでなく、ケイ酸塩に吸着され、ケイ酸塩の衝突ガラスに閉じ込められたり溶解したりすることもできる。」

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パルテノペとメルポメネは、研究対象となった2つの比較的暗い小惑星であり、データからは水分子の存在について決定的な結論は得られなかった。研究チームによると、FORCAST機器は、ここに水のスペクトル特性があったとしても、それを検出できるほど感度が高くないという。研究チームは現在、NASAのジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の精密な光学系と赤外線信号を見る能力を利用して、宇宙の他の対象を調査する支援を受けている。

「第2サイクルでは、ウェッブを使ってさらに2つの小惑星の初期測定を実施しました」とアレドンド氏は語った。「次のサイクルでは、さらに30個のターゲットを調査する提案をしています。これらの研究により、太陽系の水の分布に関する理解が深まるでしょう。」