小惑星は私たちが考えていたよりも崩壊にうまく対処する

科学者が地球に向かってくる巨大な小惑星を発見したら、どこかの誰かがハルマゲドンを見て楽しんだことを思い出して、それを爆破すればいいと提案するだろう。これがまったくばかげている理由はたくさんあるが、その戦略をゴミ箱に捨てる理由がまた一つ増えた。イカロスの新刊で発表された研究結果によると、都市サイズの小惑星は当初考えられていたよりもはるかに頑丈である可能性があり、そのような岩石を無害な瓦礫の山に変えるという考えに終止符が打たれた。

すべての小惑星が同じように作られているわけではない。ジョンズ・ホプキンス大学の材料科学者で、この新しい研究の筆頭著者である KT ラメシュ氏によると、重力は大きな天体を丈夫な球体にうまく形作るが、より小さなサイズでは物事ははるかに偏心している。重力は必ずしも小惑星サイズのものを球体に形作るほど強くないので、形やサイズが異なっている傾向がある。2014 MU69 と呼ばれる、元ボーリングのピン、元雪だるま、そして現在は二重のパンケーキ型をした物体ほど、この奇妙さをよく表している例はほとんどない。

さらに、ここには年齢という要素がある。「私たちは、すべての小惑星が時間の経過とともに他の小惑星に衝突する可能性が高いと考える傾向があります」とラメシュは言う。「数十億年もの間存在しているのであれば、何度も衝突していることになります。」つまり、十分に強い衝突を受けた場合、何度も破壊されていると考えられます。その後、重力によってこれらの破片が再び集まり、このプロセスが何度も繰り返されます。「私たちは、緩んだ表土と壊れた内部構造を持つこれらのものを「瓦礫の山」と呼ぶ傾向があります。」

大型小惑星のかなりの部分が高速で移動する瓦礫の山に過ぎないのであれば、衝突の危機に直面したとしても、それらを爆破するのはかなり簡単なはずだ。そうだろう？しかし、直接観察して小惑星を本当に研究する機会はほんのわずかしかない。数十億年前の岩石の内部構造や表面構造、「瓦礫の山」理論が当てはまるサイズの範囲、小惑星を完全に破壊するのに実際にどれだけのエネルギーが必要なのか、私たちは完全には理解していない。そこでラメシュと彼のチームは、21世紀の科学者が慣れ親しんだことをすることにしました。つまり、長さ25キロメートルの小惑星が、宇宙空間を秒速5キロメートルで巡航する長さ1キロメートルの小惑星に衝突するというシミュレーションを作成したのです。

小惑星衝突をシミュレートし特徴付けるために使用されたコンピューターモデリングは、まったく新しいものではないが、以前のモデルとの違いは「岩石がどうなるかを記述する新しい方法」にあるとラメシュは言う。「このモデルは、実際に亀裂の速度とその結果が非常によく捉えられています。」小惑星の亀裂は毎秒数キロメートルで動くことがあるが、亀裂が岩石中を移動して伝播する方法、および岩石の欠陥を通過する方法にも限界がある。新しいモデルはこれらのパターンを考慮に入れている。さらに、研究のモデルには、惑星科学ではこれまで使用されていなかった「物質点法」と呼ばれる固体と流体をシミュレートする計算手法が組み込まれている。「これは、衝突の影響と重力の影響を結び付ける非常に優れた方法であることがわかりました」とラメシュは言う。

シミュレーションによる衝突では、大型の小惑星はこれまで予測されていたようにきれいに分裂しなかった。確かに損傷は受けたが、ひび割れは想像するほど激しくは広がっておらず、重力によってさまざまな破片がかなりうまくまとまったままになっている。

「私たちが考えていたような壊れ方はしません」とラメシュ氏は言う。「今では、これが起こるにはかなりの時間がかかることがわかっています。そして最終的には、これらの物体は（衝突後）かなり損傷を受ける可能性がありますが、壊れることはありません。」

世界の暗い運命についてまだ悲観的になる必要はない。シミュレーションは予測ではなく推定値を提供する。「ほとんどの小惑星が何でできているか、現在の構造はどのようなものか、密度がどのように機能するかについて十分な情報がないのです」とラメシュは言う。「本当にもっとデータが必要です」。はやぶさ2やOSIRIS-RExなどの現在のミッションは小惑星の組成についてさらに明らかにするだろうが、小惑星の脅威を評価する方法、そして自分たちを守るために何ができるかを本当に理解するには、これらの岩石の内部構造をよりよく研究できるNASAのDouble Asteroid Redirection Test（DART）のようなミッションがさらに必要になるだろう。

そして根本的に、小惑星を破壊しようとするのは、特に賢明な行動ではない。「映画のように小惑星を爆破しようとするのは絶対に避けたい」とラメシュは言う。「それではあまり役に立ちません」。小惑星を破壊しようとすると、小惑星が複数の破片に砕け散り、それぞれが地球にとって危険な状態になるだけかもしれない。「本当にやりたいのは、小惑星をどかすことです」。重要なのは、方向転換だ。

サンディア国立研究所の元科学者で、小惑星の日専門家委員会の委員長を務めるマーク・ボスロー氏は、今回の研究で示された小惑星モデルはこれまでのものよりも堅牢かつ洗練されていると感じており、多くの小惑星が単なる瓦礫の山ではなく、より一枚岩の核を持っているという説は「原理的には検証可能な考え」だと考えている。

しかし、彼は、この研究で長さ 25 キロメートルの小惑星 1 個をシミュレートしたが、実際の応用を考えると、それほど現実的ではないと警告している。「地球近傍天体として知られているのは 1 つだけです。したがって、この研究が本当に惑星防衛に当てはまるかどうかはわかりません。なぜなら、この研究は実際にはより小さな小惑星までスケールダウンしていないからです。」B612 財団の共同創設者で元宇宙飛行士のエド・ルー氏は、ほとんどの惑星防衛の専門家が懸念している「都市破壊」小惑星は、直径およそ 30 メートルから 100 メートルであると指摘している。長さ 25 キロメートルで都市サイズの天体は「極めて珍しい」。

しかし、結果がより小さな小惑星にまで及ぶと仮定すると、ボスロー氏はこの発見は実は朗報だと考えている。「もし私たちが小惑星を十分前に発見して、実際に軌道を逸らすことができれば、小惑星を破壊せずに地球に衝突しないように十分に強く衝突させることができるということになります。」

惑星防衛への影響は考慮する価値があるが、ラメシュ氏は、この発見はおそらく将来のロボットや人間による小惑星自体の探査に関係があると考えている。「小惑星採掘を例に考えてみましょう」と同氏は言う。「小惑星から物質を採取する能力が必要ですが、そのためには小惑星の表面と構造について何を知っておく必要があるのか​​という疑問が生じます。」

これは、結果をより現実的に文脈化する方法です。絶滅レベルの小惑星から自分たちを守るための戦略は、どれもSFの理論段階を超えて開発されていません。脅威を退ける魔法の宇宙銃や重力トラクターは（まだ）ありません。私たちが期待できるのは、私たちの信じられないほどの核ミサイルの配列が、小惑星をほんの少しだけ押して、完全に、または少なくとも大部分は私たちを避けてくれるかもしれないということだけです。実際、私たちは、その後に全員が死なないことを願うしかないかもしれません。

NASA の惑星防衛調整局が現在直面している唯一の目標は、地球に接近する脅威となる物体をできるだけ多く特定し、追跡することです。そうすれば、おそらく、私たちに向かって猛スピードで飛んでくる物体に実際にどう対応するかを決めることができるでしょう。

「最も重要なのは、これらの物体を実際に見つけることです」とボスロー氏は言う。「見つけられなければ、何もできません。」