宇宙塵内の秘密| 科学| スミソニアン - 記事、現象と好奇心、科学、技術と宇宙

ヒューストンにあるNASAのジョンソン宇宙センターの無菌実験室の入り口で、白いクリーンルームのスーツ、手術用キャップとマスク、ブーティー、ラテックス手袋を着用します。私のホストであるマイクゾレンスキーという鉱物学者は、私のデジタルボイスレコーダーをアルコールで拭いて、皮膚の薄片やポケットの糸くずを取り除きます。彼は部屋の貴重なほこりをデトリタスで汚染したくない。

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中に入ると、ゾレンスキーはキャビネットから手のひらサイズのガラスの箱を取り出します。箱には、不気味な半透明の材料でできた長方形のチャンク（幅2インチ未満）が入っています。私はそれに傾いて目を細めていますが、何にも集中できません。ゾレンスキーはライトを消し、レーザーポインターを私に渡します。赤いビームは、小さな弾丸の痕跡のように、その表面から始まり、1インチの何分の1かを貫通するチャンク内の細い縞を明らかにします。「これらは彗星の影響です」と彼は言います。「見るのは美しい。」

トラックは、彗星を追いかけて少しだけ持ち帰ろうとする世界初の、そして唯一の試みの間に作られました。 NASAのミッションはスターダストと呼ばれ、2006年に終了した7年の旅で宇宙船をワイルド2彗星（「VILT-too」と発音）に送りました。それは、月の岩以外の物質のみを地球外から直接取り戻しました体。

科学者は、彗星の塵が私たちの太陽系と惑星がどのように形成されたかについての手がかりを生み出すと期待しています。地球は45億年で非常に多くの時間を費やしてきました。火山が噴火し、山が上下し、熱と水が何度も岩を化学的に変化させたため、科学者は可能な限り早い段階で地質学的証拠を手に入れるのに苦労しています。ショールームの状態と呼ばれます。それはすべて埋葬または変更されています。対照的に、地球とほぼ同じ年齢の彗星は、原始的な遺物です。ジョンソン宇宙センターの宇宙材料キュレーターであるカールトンアレンは、「これらの結晶や鉱物とほぼ同じくらい古いものは、地球の表面に残っていません」と述べています。彼は続けて、彗星は「私たちの見るすべてを作るために一緒になったものである、私たちの太陽系の出発材料」を隠している。

彗星は、45億年以上前に太陽系に合体した広大なガスと塵の雲の周辺で発生しました。太陽から遠く離れた氷の結晶は、ほこりと徐々に結合して数兆個の彗星を形成し、海王星をはるかに超えて深く凍結して以来、太陽の周りをゆっくりと周回しています。近くの星からの重力または何らかの宇宙のdisturbance乱がそれらを微調整するときのみ、それらは太陽に接近します。その後、氷が蒸発するにつれてガスと塵の流れ、つまり特徴的な尾が見えます。

最も有名なハレー彗星の直径はわずか10マイルですが、ループ軌道が地球と太陽の間を76年ごとに移動させると、数千万マイルの美しい尾が生成されます。（地球は2061年に再び見られます。）小惑星も古代ですが、ほとんどの軌道は火星と木星の間で、太陽が何十億年もの間それらを焼きました。それらのほとんどは密度が高く、岩が多く、金属で覆われた破片もあり、時にはpieces石として地球に上陸します。

NASAのスターダストの旅行計画は、バックロジャースの冒険のように聞こえます。火星をはるかに越えて、時速13, 700マイルでストリークするワイルド2彗星から150マイル以内までスイングします。フラグメントを破壊せずにキャッチします。地球に戻り、カプセルを大気中に投下して、ユタでの夜間の再突入に備えてください。クラッシュすることなく地面にパラシュートで降ります。「私たちは最後の一瞬まで怖がっていました」とゾレンスキーは言います。「それが本当に機能したとはまだ信じられません。」

すべての印象的なロケットにとって、ミッションの最も重要な技術は彗星の塵を捕らえた奇妙な物質だったかもしれません。エアロゲルと呼ばれる、これまでに作成された最軽量の固体です。平均的な人の大きさのスラブの重量は1ポンド未満です。科学者はかつて私に私の手の中のいくつかを砕きました。それは脆いタルクのように感じました。しかし、エアロゲルは厳しいです。精巧なウェブに配置されたシリカ化合物でできており、ライフルの弾丸の最大6倍の速度で粒子が入り込むことができます。宇宙船は、特大のテニスラケットのような形をした2つのアルミニウム収集トレイを搭載していました。各トレイには、アイスキューブより小さいエアロゲルブロックで満たされた約130個の長方形のポケットがありました。

クリーンルームでは、Zolenskyはエアロゲルチャンクをストレージキャビネットに戻し、ボルトで固定されたアルミニウムケースを取り外します。内部には、彗星収集トレイ全体があります。約2億ドルの価値があります。「私はいつもこの部分に緊張しています」と彼は言います。「落とさないようにしています。」彼はケースをステンレス鋼のテーブルの上に置き、ボルトを外して蓋を持ち上げます。「空気は天井から流れ落ちるので、ここでの規則は、トレイの上に立ち入らないことです」と彼は言います。仮面をつけていても、くしゃみをしてはいけないことを痛感しています。

明るい青色を帯びたエアロゲルキューブは、冬の朝に息を吐き、凍った固体のように見えます。レーザーポインターは、キューブの表面と内部を傷つけている多数のトラックを明らかにします。いくつかは鋭いピンのようなもので、他は広がった根のようなものです。

トレイには数十個のキューブがありません。ゾレンスキーと彼の同僚は、これらの立方体の何百もの小さなセクションを切り取りました。彼らは、エアロゲルに鋭いガラス繊維のペアを突っ込むことにより、粒子追跡全体を除去します。これには最大1日かかります。抽出されたピースは、爪の切り取られた角のように見え、一端に粒子があります。

顕微鏡で見ると、ゾレンスキーの粒子は私が真っ黒であることを示しています。天文学者はかつて、彗星を穏やかに崩壊する「ふわふわしたアイスボール」と考えていました。その後、詳細な写真により、彗星の外側の外皮は黒くされた地殻であり、宇宙の放射によって焦げていることが明らかになりました。氷と塵が地殻の割れ目から噴出し、各軌道で彗星の内部を侵食します。 Wild 2の内側からのメッセンジャーであるスターダストサンプルは、彗星が完全に暗いことを示しています。

より高い倍率では、ほこりの粒子は爆発したポップコーンカーネルのように見えます。スターダストの科学者たちは、彗星の一部の粒子が非常に高い温度でのみ形成される鉱物でできていることを知って驚いた。これらの穀物は、太陽の近く、水星の軌道内で、彗星が現在漂っている太陽系の穏やかで冷たい縁から遠く離れた高炉で発生したようです。

何十億年も前に、内側の太陽系の熱い成分が冷たい外側の太陽系と混ざることを誰も予想していませんでした。「これは驚くべき結果です」とメリーランド大学の惑星科学者マイケル・アハーンは言います。「それは、私たちが物事がどのようにまとめられたのかを再考する原因になっています。」それは、生まれたばかりの太陽からの風や放射が予想よりも強かったために、熱で作られた穀物を太陽系の奥深くに推進し、そこで氷と極寒の塵と合体して彗星になりました。

収集トレイはまた、彗星が地球上の種の生命を助けたかもしれないことを示唆する証拠を捕らえました。 NASAの研究者は、エアロゲルキューブの側面を覆うアルミ箔上に、すべての生物のタンパク質を構成するアミノ酸の1つであるグリシンの痕跡を発見しました。この過去の夏に確認された発見は、彗星が生命の基本的な分子のいくつかを含むことを示唆しています。若い地球と衝突する彗星とmet石は、おそらく地球の最初の細胞の成分を提供して、そのような化合物を広げたでしょう。

彗星のミッションはスターダストだけではありませんでした。 NASAのディープインパクト宇宙船は、2005年にP9 / Tempel 1彗星に探査機を衝突させ、地殻は硬いが、その下の層は弱くて粉状であることを発見しました。航海中の欧州ミッション、ロゼッタは、2014年に彗星に着陸し、氷のような汚れをすくい取り、その場で分析しようとします。

クリーンルームのスーツを脱いだ後、ゾレンスキーは私を下に連れて行き、ミッションの帰還カプセルを見ます。（現在、国立航空宇宙博物館で展示されています。）スターダストの激しい再突入中にスターダストの貨物を保護した円錐形の盾は、約1ヤードの幅です。いくつかの汚れがあります、ユタ州の着陸からの泥。カプセルの表面は、コルクと混合されたカーボン複合材であり、やけどを負ってわずかに触れます。宇宙船は30億マイルを飛行しました。これはこれまでで最も遠い旅行者であり、帰路を見つけました。

ロバートイリオンはスミソニアンのブラックホールと新しい惑星について書いています。