ニューホライズンズ宇宙船は、私たちがこれまで訪れた中で最も遠い天体の秘密を明らかにした。

ニューホライズンズのチームは2015年夏、探査機が冥王星をフライバイした歴史的な成功を祝ったが、次に探査機をどこに向けるかで苦悩していた。地上の望遠鏡で太陽系の外縁部を何年もかけて探査しても成果がなかったが、軌道上にあるハッブルの鋭い目のおかげで、ようやく2つの候補地を見つけることができた。1つは魅力的に明るく見えたが、訪問すれば探査機に残っている燃料をすべて燃やしてしまうだろう。チームは柔軟な姿勢を保ち、より暗い点に賭けることにした。2015年10月、ニューホライズンズはエンジンを点火し、何が見つかるか全く分からないまま、現在正式にはアロコスと呼ばれている謎の点に向かった。

5年後の今、彼らの賭けは成功したようだ。ニューホライズンズは、これまで訪れた中で最も遠い天体であるアロコスへのほぼ完璧なフライバイを成し遂げただけでなく、2019年元旦のランデブー以来、少しずつ地球に送られてきた数ギガバイトのデータの中には、惑星の形成に関する従来の理論に反する実証的証拠が埋もれていた。ニューホライズンズのチームは、先週サイエンス誌に掲載された3本の論文で、この古代の天体とその成り立ちに関する最新の分析を発表した。

「（アロコスとの遭遇は）私たちの想像をはるかに超える出来事でした」と、ニューホライズンズ計画に30年以上携わってきたセントルイス・ワシントン大学の惑星科学者ウィリアム・マッキノン氏は言う。「私たちが想像していたよりもずっと興味深い出来事でした」

1970 年代後半の惑星科学の大学院生の多くと同様に、マッキノンはかつて、太陽系が現在の形になったのは、ますますリスクが増す惑星ビリヤードのゲームを通じてであることを学んだ。太陽が誕生した後、塵とガスの円盤が幼い恒星の周りを回転した。衝突した粒子が小石を形成し、小石が融合して小惑星のようなものになった。最終的に、太陽系では幅 100 マイルにも及ぶ「微惑星」が衝突し、飛躍的に成長して、木星、地球、そして太陽系の残りの惑星が完成した。

しかし、この惑星成長理論は21世紀に崩れ始めた。微惑星が大きくなるにつれて、互いに激しく、より速く衝突し、ある時点を超えると、スムーズに融合するのではなく、互いに粉々に吹き飛ばされる傾向がある。「過去20年間で、太陽（塵の雲）の粒子に関するまったく新しい強力な理論が開発されました」とマッキノンは言う。

新しい考え方は、次のようなものだ。塵の粒子の集団が、一匹狼の粒子よりも少し速く、ツール・ド・フランスのサイクリストのように互いに引き合いながら、若い太陽系のガスを突き進む。粒子の速度が上がると、前を周回する粒子を追い越し、取り巻きが膨らむ。やがて、重力が集団を一気に引き寄せる。「微惑星が一気にできるのです」とマッキノンは言う。最後に、近くの小石が微惑星に降り注ぎ、それが完全な惑星に進化する。

この新しい理論は、木星がどうしてあんなに急速に大きくなれたのかといった謎を説明するのに役立つが、天文学的な時間の経過により、直接的な証拠のほとんどは消え去ってしまった。惑星は風化する。小惑星は互いに衝突する。彗星は太陽のそばを回ると溶ける。この考えを本当に検証するには、太陽系の原始的な微惑星の最後の隠れ家を見つける必要がある。

ニューホライズンズの登場です。海王星の軌道リングを通過した後、宇宙船はカイパーベルトに入りました。この凍った物体のゾーンは小惑星帯に似ていますが、より大きく、住民がまばらなので、住民が常にぶつかり合うことはありません。太陽から地球までの距離の 30 ～ 50 倍離れた宇宙の物体は、数十億年の間、ほとんど変化せずに存在し続けています。

アロコスは、そうした化石化した微惑星の代表例である。その体長は約12マイルで、2つの似た大きさの葉が部分的に融合しており、まるで頭のない雪だるまのようだ。また、雪のようにふわふわしているとマッキノン氏は言う。

そして、その脆弱な構造には、衝撃的な衝突の痕跡は見られない。さまざまな角度から撮影した写真から物体を復元するのに何ヶ月も費やした後、ニューホライズンズチームは、その形状は平和的な形成を示唆していると結論付けた。粒子と小石の疾走する雲が崩壊すると、多くの場合、2つの塊が形成されるとモデルは示唆している。その後、それらの塊は互いの周りを回り、おそらく周囲のガスからの抵抗によって、それらがくっつくまで続く。

さまざまな速度と角度で衝突をシミュレートした後、チームは、時速 9 マイル (通学区域の制限速度の 3 分の 1) より速い速度で衝突が起こっても、アロコス型の雪だるまは生成されないことを発見した。マッキノン氏は、衝突はさらに遅く、おそらく時速 2 マイルで起こったのではないかと考えている。「その速度では壁にぶつかることもあります」と同氏は言う。「ただし、お勧めはしません」。アロコスの塊がどれだけゆっくりと互いに衝突したかに関係なく、同氏はニューホライズンズのデータ​​を、激しく衝突する微惑星の古典的な理論にさらに釘を打ち込むものだと見ている。

しかし、他の研究者は、惑星形成への道筋は場所によって異なる可能性があるため、急速衝突説を全面的に放棄するのは時期尚早だと述べている。コーネル大学の惑星科学者ジョナサン・ルニーン氏は、カイパーベルトの条件は微惑星形成に適していた可能性があるが、巨大惑星の近くのガスのない領域で生まれた天体は、古い教科書通りの方法で成長した可能性があると示唆している。「著者らがアロコスについて提示したモデルは気に入っていますが、形成中の太陽系の他の環境でそれがどの程度当てはまったかについてはまだ結論が出ていません」と同氏は言う。

議論を進めるのは理論家の役割になりそうだ。ニューホライズンズのタンクにはまだ燃料が少し残っており、理論上は第三世界を通過できるが、カイパーベルトは暗く何もない領域だ。それでもニューホライズンズのチームは、2度目の奇跡を期待して、この夏もう一度空を探索する。「ちょっとヘイルメリーみたいなもの」とマッキノンは言う。