木星が彗星を地球に送り込んできているらしい

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木星が彗星を地球に送り込んできているらしい
Image: NASA/JPL-Caltech via Gizmodo US 木星とその軌道上に散らばる小惑星

シールドだけじゃない。

木星はその強大な重力で彗星や小惑星などの小天体を引き寄せて、地球を隕石の脅威から護ってくれていると考える人もいれば、むしろまったく逆で小天体を地球方面にどんどんリダイレクト(転送)しちゃってますよって主張している科学者もいます。今回新たに発表された研究では、その「リダイレクト説」の仕組みがシミュレーションによって明らかになりました。

木星は地球にとって盾なのか、それとも小惑星を投げつけてくる脅威なのか。ぶっちゃけ、どちらの側面も持っているようです。

揺らぐ「盾説」

木星の重力は巨大な盾のように機能していて、飛来してくる小惑星や彗星の軌道を変えて違う方向へはねのけたり、そのまま吸収していると考えられてきました。しかしこの木星「盾説」は20年ぐらい前から徐々に揺らぎつつあります。

「盾説」に異を唱え続けてきたKevin GrazierさんはNASAに所属する惑星物理学者で、とりわけ2008年に出版された「Jupiter as a Sniper Rather Than a Shield (直訳:盾ではなく、スナイパーとしての木星)」は有名。研究の発表を重ねるごとに、木星は地球を護ってくれているどころか、間接的ではあるものの地球に悪影響をもたらしかねないという論点を積み重ねてきました。

直近ではAstronomical Journal (2018年)とRoyal Astronomical Journal(2019年)にGrazierさんの論文が掲載され、前者は木星・土星・天王星・海王星の4つのガス惑星が太陽系外縁天体にどのような影響を及ぼしているのか、後者では木星の影響で小惑星が彗星の軌道に移り、地球方面に飛び出してくる事例に焦点を当てています。このふたつの論文が合わさって、「盾説」の信憑性を大きく揺るがしています

「いや、信憑性を揺るがすというよりも、完全に覆したと言って間違いないね」とGrazierさんは米ギズモードにメールで強気のコメント。「私たちのシミュレーションでは、木星は地球を隕石の脅威から護っているのと同じぐらいの頻度で、地球へ彗星を送り込んできていることがわかった。そしてこれはデータだけに終わらず、実際太陽系で起こっていることと符合している」とのこと。

まだ地球が若かったころは、彗星や小惑星の衝突によって生命誕生に必要な元素が送り届けられた側面もあり、結果的にはプラスでした。ところが、今の地球に隕石が堕ちてきたならば、人類なんてひとたまりもありません。

揺らぐ小惑星

Grazierさんの論文の核となっているのは、NASAのジェット推進研究所(JPL)と豪サザンクイーンズランド大学と共同開発した新しい天体シミュレーションモデルです。地球から遠く離れた小天体が、どのようにして地球に向かってくるのかを天体物理学的に導き出しているのですが、そのプロセスを一言で表すならば「複雑」。

Image: 国立天文台 天文情報センター

太陽系は太陽を中心に水金地火木土天海…と惑星がリング状に公転していて、その外側には小惑星が密集した「エッジワース・カイパーベルト」という領域が同じくリング状に取りまいています。エッジワース・カイパーベルトを形成している氷や塵でできた小さな天体のなかには、海王星の重力によってエッジワース・カイパーベルトから外側にはじき出されてしまうものがあり、それらを「散乱円盤天体」と呼ぶそうですが、木星はこれらの軌道にも影響を及ぼしていると考えられるそうです。

逆に、エッジワース・カイパーベルトから内側に散乱させられ、木星と海王星の間を漂う小惑星を総称して「ケンタウロス群」と呼ぶそうですが、これらにも木星の重力の影響が及んでおり、なかには「木星彗星族」になるものも出てくるそうなんですね。

木星族は短周期彗星で、軌道が地球と交差するものも含まれます。こんなものがもし地球に衝突してしまったら大ピンチ。

Grazierさんのシミュレーションは、散乱円盤天体・ケンタウロス群・木星彗星族の3つのカテゴリーに含まれる小惑星は「いずれも動力学的に違いはない」——要するに、3つとも同じように木星・土星・天王星・海王星の重力の影響を受けて軌道をコロコロと変えていくため、小惑星の生涯において3つのカテゴリー間を何度も行き来するのも珍しくないことを発見したそうなのです。

暴かれた木星彗星族の正体

Grazierさんたちが小惑星の複雑な揺らぎを再現するために使ったのは、数値シミュレーションモデルでした。まず木星・土星・天王星・海王星の位置を再現し、それから惑星間に氷でできた小天体をランダムに配置して公転させました。それぞれの天体の軌道を計算どおりに進ませていくと、惑星と小天体の動きを時間の経過とともに追うことができます。シミュレーションは一定の間隔で止めたり、小天体の動きに何か変化が起こったときにだけ止めたりできました。

そうして小天体の動きを追っていくと、次のようなことがわかってきました。第一に、ケンタウロス群は散乱円盤天体から派生していること、そして木星・土星・天王星・海王星の重力が関わっていること。第二に、木星彗星族はケンタウロス群から派生しており、ここでも木星の重力が関わっていること。

Grazierさんによると、木星彗星族になる天体のほとんどはまず木星の重力にとらえられ、一時的に捕捉軌道に乗って木星をぐるぐる回ります。たとえばヘリン・ローマン・クロケット彗星(111P)は、70年代から80年代にかけて11年間も木星を周回した記録が残っており、2070年ぐらいにはまた木星のもとに戻って捕捉されると考えられています。木星を離れるときは接近したときとはまったく違う軌道に乗ることもわかっており、その軌道によっては地球に脅威をもたらすことになってしまうのです。

木星彗星族は確実に存在しています。レクセル彗星(D/1770 L1)は1767年に木星に接近し、地球の軌道と交差する軌道上に移りました。実際、レクセル彗星は歴史上のどの彗星よりも地球の近くをかすめていったそうです。もし軌道がちょっとでもずれていたら…と思うと、ゾクッとしますね。

木星のふたつの顔

では木星は盾としては機能していないのか? という点については、Grazierさんは意外と肯定的です。木星は(そしてある程度土星も)、地球との間にある小天体を重力のたずなで抑え込んで地球を護ってくれているのだそう。たしかに、木星のほうが地球よりもはるかに巨大な質量を持っていますから、小天体が木星の重力になびくのも納得ですよね。

ただし、太陽系外縁天体については別

Grazierさんの研究で共同著者を務めたJonti Hornerさんによれば、木星は盾でもあり、迷える小惑星のリダイレクト総合案内所でもあるそうです。

「地球の近くにある小天体は木星に引っ張られて、地球の周りから取り除かれます。そういう意味では盾の役割を果たしていると言ってもいいでしょう。しかし、地球からはるか遠い場所にある小天体を地球方面に投げつけてくる脅威でもあるのです。どちらがより影響力が大きいのか、木星は地球の敵なのか、味方なのかを知るにはもっと緻密な研究が必要です」

彗星の脅威

ちなみにGrazierさんが使ったシミュレーションモデルは、土星・天王星・海王星にも、木星ほどの数ではないもののそれぞれの彗星族が控えていることを示唆しているそうです。

そして、地球めがけてやってくる木星彗星族は、常にケンタウロス群から補充され、そしてケンタウロス群は常に散乱円盤天体から補充されている。エッジワース・カイパーベルト周辺では次から次へと新しい彗星が生まれていて、常に地球への遠征をもくろんでいるわけです。

彗星の脅威についてもっと危機感を持たないと、とGrazierさんは警告しています。それを意識してのことか、NASAはケンタウロス群へのミッションを現在検討中。「ケンタウロス」と「キメラ」と名づけられた探査機を送りこんで直接ケンタウロス群を形成している小惑星を観測することで、何か対策を講じることができるかもしれません。

Reference: 国立天文台 天文情報センター, Royal Astronomical Society, The Astronomical Journal

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