小惑星帯の仕組み

映画「スター・ウォーズ」の第 5 エピソードである「帝国の逆襲」では、ハン・ソロと反乱軍の仲間たちが惑星ホスから脱出しますが、そのまま小惑星地帯に飛び込みます。フィールドは密集しており、巨大な回転する岩石がミレニアム・ファルコン号の周囲を前後に飛び交う中、ハン・ソロは宇宙船を安全に巧みに操縦しなければなりません。残念ながら、C3PO によると、成功する確率は非常に低く、わずか 3,720 対 1 です。

宇宙船が地球から太陽系の小惑星帯に向かって発射され、小惑星帯を通過しようとした場合、危険な破片があちこちに飛び交い、ミッションが危険にさらされる「スター・ウォーズ」と同じように見えるでしょうか?結局のところ、小惑星帯を通過するのはそれほど劇的ではありません。探査機に損傷を与えるほど大きい小惑星はほんの一握りで、小惑星ともみなされており、それらの間にははるかに広い空間があります。あなたが思っているよりも。

しかし、それは、火星と木星の軌道の間に位置する主要な小惑星帯が、「スター・ウォーズ」のフィールドよりも興味深いという意味ではありません。天文学者が太陽の周りを周回する小惑星の組成、活動、形成を研究すればするほど、太陽系全体がどのように形成されたのかについての理解が深まります。いくつかの理論では、地球上の生命は惑星の初期段階にある小惑星から始まったとさえ示唆しています。一方、多くの科学者は、6,500万年前に小惑星が恐竜や他の生物の大量絶滅を引き起こしたと信じています。

小惑星帯はどのようにして形成され、太陽系の他の部分にどのような影響を与えたのでしょうか?火星と木星はそれとどのような関係があるのでしょうか?また、それらの軌道はメインベルトにどのような影響を与えますか?カイパーベルトとオールトの雲についてはどうですか?それらは主要な雲と何か違いますか?私たちの太陽系のような他の小惑星帯はあるのでしょうか、それとも主な小惑星帯は独特なのでしょうか?読み続けて調べてください。

太陽系の形成

太陽系がどのように始まったかを説明しようとする理論はいくつかありますが、最も広く受け入れられている理論は星雲理論として知られています。天文学者や物理学者は、太陽系はガス、塵、氷からなる大きくて形のない雲として始まったが、何かが質量を乱し、おそらく近くの星の爆発によって動き始めたと信じている。

フィギュアスケートを見たことがある人は、スケーターが腕を体に近づけると、はるかに速く回転できることに気づいたかもしれません。体の質量が集中すればするほど、より速く回転できるようになります。同じことが太陽系でも起こりました。仮定の爆発により、未形成のガスと塵が一緒に圧縮され、円を描くようにどんどん速く回転し始めました。太陽が真ん中で形成されると、雲は平らになり、フリスビーやパンケーキのような円盤状になり始め、小さな塵の粒子が円盤の残りの部分を構成しました。

最終的に、塵の粒子は互いにくっつき始め、微惑星と呼ばれるより大きな天体を形成します。飛び回っているさらに多くの物質がこれらの微惑星に衝突し、降着と呼ばれるプロセスでそれらに付着しました。天体が自転し、重力によってさらに多くの塵やガスが持ち込まれると、微惑星は降着して原始惑星になり、すぐに私たちが現在知っていて愛している 8 つの惑星になりました。水星、金星、地球、火星などの内側の太陽系の惑星と、木星、土星、天王星、海王星の外側の太陽系の惑星です（冥王星さん、ごめんなさい。あなたはただの準惑星です）。

重要なのは、第 4 惑星である火星と第 5 惑星である木星の間の領域です。天文単位 (AU) は地球と太陽の間の距離で、約 1 億 5,000 万キロメートルです。天文学者はこの距離を物差しとして使用し、太陽系や天の川銀河内の他の距離を測定します。火星は太陽から約 1.5 天文単位、つまり 2 億 2,500 万キロメートル離れたところにあります。一方、木星は太陽から約 5.2 天文単位、つまり 7 億 8,000 万キロメートル離れています。 2 つの距離を差し引くと、火星と木星の間には約 3.7 天文単位、つまり 5 億 5,500 万キロメートルあります。 2 つの惑星の間には、さらに別の惑星を配置できる十分なスペースがあるように思えますよね?太陽系の形成中に火星と木星の間で何が起こったのでしょうか?

科学者が何が起こったと考えているかを知るには、次のページを読んでください。

主要な小惑星帯

それでは、火星と木星の間の広大な距離をどのように説明できるのでしょうか?一部の天文学者は、実際にはこの 2 つの惑星の間に別の惑星または原始惑星が形成されたと示唆していますが、高速彗星の衝突によって分裂し、新たに形成された天体が飛散し、現在私たちが主要な小惑星帯または元の小惑星帯として知っているものが形成されました。

彗星やその他の大きな物体が太陽系の周りを飛び回り、初期段階で物質を分解していた可能性はあるが、ほとんどの科学者はもっと単純な理論、つまり小惑星は太陽系形成時に1つの惑星としてうまくまとまらなかった残留物であるという説を受け入れている。 。しかし、どうして何もまとまらなかったのでしょうか？

木星の質量を見ると、非常に大きいことがわかります。人々がそれを巨大ガス惑星と呼ぶのには正当な理由があります。地球の質量は約 6×10^24 キログラムですが、木星の質量は 2×10^27 キログラムと推定されています。それは、地球や火星のような岩石惑星よりも、私たちの太陽にはるかに近いです。

木星の巨大なサイズは、木星と火星の間に落ちた岩石物質を乱すのに十分である。その強い重力により、潜在的な原始惑星が衝突し、小さな破片に分解されるだろう。その後、地球と同じ方向に太陽の周りを周回する、大きく広がった小惑星体の集合体、つまり主要な小惑星帯が残ります。その中心は太陽から約 2.7 天文単位にあり、このベルトは火星や他の岩石惑星を、木星や土星のような巨大な冷たいガス巨人から隔てています。

ベルト内の小惑星を詳しく見るには、次のページを参照してください。

小惑星の特徴

主要小惑星帯の小惑星の大部分は、次の 3 つのカテゴリに分類されます。

C 型 (炭素質) – これらは既知の小惑星すべての約 75% を占めます。実際、C 型小惑星は、水素、ヘリウム、その他の可燃性物質を含まないだけで、組成が太陽と似ていると考えられています。非常に暗く、光を吸収しやすいため、メイン ベルトの外側の端に配置されています。

S 型 (ケイ質) – これらは既知の小惑星すべての約 17 パーセントを占めます。それらの組成は主に金属鉄および鉄マグネシウムケイ酸塩であり、メインベルトの内側の端にあります。

M 型 (金属) – 小惑星の残りの 8% は金属鉄でできており、メインベルトの中央領域にあります。

小惑星は、通常はわずかに楕円形のパターンで、地球と同じ方向に太陽の周りを周回します。それらは地球と同じように単純に回転しますが、サイズに応じて 1 時間から 1 日の間の非常に短い期間で回転します。興味深いことに、200 メートルを超える小惑星のほとんどは非常にゆっくりと自転しており、2.2 時間に 1 回以上の速さではありません。このことから、天文学者らは、他の小惑星からの絶え間ない衝突により、より大きな小惑星は非常に緩く結合されていると推測しました。これ以上回転するとバラバラになって宇宙に飛び去ってしまいます。小惑星 253 (マチルド) は、幅が 52 キロメートルあるにもかかわらず、水とほぼ同じ密度であることが示唆されています。

多くの人は、メインベルトの小惑星のほとんどが小石ほどの大きさしかないことを知って驚くかもしれません。膨大な空間を占めるにもかかわらず、天文学者らは、主要小惑星帯全体の総質量は地球の質量の 1,000 分の 1 以下、つまり月の大きさの半分以下であると推定しています。直径が240キロメートル以上の小惑星は16個あり、そのうち最大のものは直径約1,000キロメートルのケレスです。

私たちの太陽系の小惑星はすべてメインベルトにあるのでしょうか、それとも火星と木星の間の空間を共有する他の天体があるのでしょうか?では、他の小惑星帯についてはどうなのでしょうか?メインベルトの先へ進むには、次のページを参照してください。

メインベルト彗星とその他のベルト

2005 年 11 月 26 日、ハワイ大学の大学院生ヘンリー・シェイとデビッド・ジューイット教授は驚くべき発見をしました。休火山マウナケアにある高さ8メートルのジェミニ北望遠鏡を覗いたところ、二人は彗星のような塵を放出している謎の小惑星、小惑星118401に気づきました。 2 つの別々の彗星を観察したところ、これら 3 つの天体は小惑星でも彗星でもなく、まったく新しいカテゴリーの彗星、つまりメインベルト彗星であることがわかりました。

彗星は、宇宙を移動する単なる大きな氷と塵の塊です。太陽からの熱によって氷が蒸発し、物体が宇宙を移動するときにガスと塵の跡が残ります。彗星に尾があるのはそのためです。しかし、メインベルト彗星の軌道は、通常、伸ばした輪ゴムのように傾いた高度な楕円形で太陽の周りを回る通常の彗星の軌道とは大きく異なります。その代わりに、メインベルト彗星は、小惑星とよく似た、かなり円形の水平軌道を移動します。

メインベルト彗星の発見によってもたらされた最大の新事実は、氷の小惑星が地球に衝突し、地球に生命を与えた可能性があるということである。天文学者たちは当初、通常の彗星からの氷が地球に水を供給していると信じていたが、最近の発見により、彗星の水は地球の水とあまり共通点がないことが証明された。小惑星の水が私たちの水と似ているのであれば、メインベルト彗星は地球の形成や私たち自身の存在についての重要な洞察を私たちに提供してくれるかもしれない。

同じ年に行われた別の発見は、他にもベルトが存在することを示唆しています。 NASAの天文学者らは、太陽と密接に関係する41光年離れた恒星HD69830の周囲に巨大な小惑星帯と思われるものを発見した。この小惑星帯は、私たちの太陽系の帯（大きな天体を形成できなかった破片の集まり）と同じか、新しい太陽系の初期段階のいずれかです。後者の場合、ベルトを観察することは、惑星形成の重要なプロセスをより深く理解するのに役立つかもしれません。

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