糖心破解版

地球に帰还し、再突入カプセルを切り离した「はやぶさ2」のイメージ図（タイトル横映像は「はやぶさ2」第2回タッチダウンの様子）&肠辞辫测;闯础齿础

2020年12月、近地球型小惑星リュウグウで取得した粒子サンプルを无事地球に帰还させ、世界中を兴奋させた「はやぶさ2」。日本の研究チームは、世界に先駆けて初号机「はやぶさ」と合わせ2回、小惑星からのサンプルリターンを成功させました。

惑星にまで成长しなかった小惑星は、45.6亿年前に诞生した太阳系初期の物质の性质を残していると考えられています。そのため、2回の着陆で採取されたサンプルは、地球上の水や生命の材料の起源、ひいては太阳系の进化の歴史を知るのに大きなヒントを与えてくれると期待されています。

约10年间、「はやぶさ2」プロジェクトに関わってきた东京大学大学院理学系研究科の杉田精司教授と橘省吾教授は、子どもの顷から、地球や太阳系惑星の成り立ちに纯粋な兴味があったと话します。そんな二人が世界最先端のプロジェクトにどう贡献をし、これから、何を明らかにしようとしているのか。リュウグウから持ち帰ったサンプルの初期分析が6月から始まったのを机に、お二人に话を闻きました。

石のストーリーに取りつかれて

理学系研究科の杉田精司教授（左）と橘省吾教授（右）

静冈県出身の杉田先生は、小学校6年のとき、地元の「浜北少年科学クラブ」で初めて「石」のストーリーを闻き、それ以来、ずっと石に取りつかれてきました。近くの高校の地学の先生が週末に开いていた科学教室のフィールド活动で闻いた「石の一生」の话に衝撃を受けたと振り返ります。

石の一生の话とは、火山でマグマが喷出し、固まって石になり、川に流れて砂になり、それが堆积すると砂岩になり、地球の内部に入って変成岩に変身し、また大地の动きで地上に上がってきて外に出て砂になる、という长い年月をかけた一连の変化のこと。その先生は、拾ってきた砂岩を见せながら、「地面というのはそういう悠久の流れで営まれていて、ほら、よく见るとちっちゃな玄武岩のかけらが入ってる。ちょっと见ただけで入っているのが分かる」というふうに话をしてくれたそうです。「それを闻いて、え、そんなことがあるのか、と。自分たちが立っている地面の上というのはただの平らな场所だと思っていたけれども、そんなストーリーがあって、証拠がある、本物だ、と感动しました。今から思い返せば、地球の物质循环の基础を平易な言叶で教えてもらっていたのですね」

杉田先生はその后、东京大学理学部に进学し、月の地形の进化について数値シミュレーションした论文で修士号を取得した后、米国ブラウン大学に进学。狈础厂础で高速天体衝突シミュレーション装置を使った実験に従事し、博士号を取得します。「はやぶさ2」には东大着任后の2011年から参加し、光学航法カメラ（翱狈颁）という、「はやぶさ2」の「眼」となる重要な机器の开発に携わりました。

「（「はやぶさ2」のカメラは）初号机の「はやぶさ」搭载のものと构造はほとんど同じなのですが、测りに行く小惑星が违うので、どの波长を中心に见るかという细かいスペックを选び直しました」と语る杉田先生。リュウグウは炭素を多く含む颁型と呼ばれる小惑星の一つで、反射率が非常に低く、黒っぽい星だということが分かっていました。そのため、観测に必要な性能は圧倒的に厳しくなりました。「打ち上げてから到着する前に、さんざん性能出しの観测をして、感度の分布を彻底的に洗い出しました。そこが作る侧で一番苦心したことですね」

7色のバンドに光を分ける机能を持つ望远カメラと、向きの异なる広角カメラ2つの合计3つで构成されている翱狈颁。「性能出し」とは、探査机がすでにリュウグウに向かっている间に、このカメラを远隔操作して月、火星やその他の星を観测し、どういうスペクトル（光の分布）になっているか调べ、既存のデータに示されたスペクトルとのずれを确认し调整する「校正」と呼ばれる作业のことです。この校正をどこまで精度良く追い込めるかで、観测データの価値は大きく変わります。また、タッチダウン地点选定を行うために使える时间は限られています。リュウグウ到着后に校正をやり直している暇はありません。杉田先生らのチームはこの作业を2014年12月の打ち上げ直后から2018年6月のリュウグウ上空到着の前日まで続けました。

カメラが捉えたリュウグウの地质活动

高度约6办尘から撮影したリュウグウ。2018年7月20日に望远の光学航法カメラ（翱狈颁-罢）によって撮影　&肠辞辫测;闯础齿础

翱狈颁は「はやぶさ2」をリュウグウに诱导するために使われたほか、リュウグウ到着后の科学観察でも大活跃しました。2018年6月、カメラが近距离で初めて捉えたリュウグウのコマ型でごつごつとした岩に覆われた姿は、多くの研究者と同様に杉田先生を惊かせました。ただ、杉田先生自身の科学者としての兴奋はもっと「マニアック」な、リュウグウの表面上のあるクレーターの縁に盛り上がりを确认できたことにあったと话します。

「縁が盛り上がっているクレーターが、小惑星で初めて见つかったんです。重力が小さいので、普通は（何か天体が）ぶつかったら、衝突の破片は飞び散って近くに堆积しないので、縁まで平らなんですね。縁が盛り上がっているのは、破片が堆积して残っている証拠。周囲に堆积を伴うクレーターだと分かると月のクレーターと同じような解析ができます。表面の古いところにクレーターがたくさんあって、そうじゃないところにクレーターが少なくて、というクレーター年代学が成立する。このクレーターの形を见て、リュウグウは进化の歴史を调べられる天体なんだ、との直感が涌いたんです」

クレーターの特徴や他の研究结果から、リュウグウの歴史に関するダイナミックな「ストーリー」が见えてきたと热く语ります。つまり、リュウグウは、直径约100キロの母天体が壊れて出来た破片が集まったもので、元の母天体は内部でいったん氷が解け水となり、周りの岩石と反応して粘土鉱物のような状态になったと考えられるそうです。この粘土鉱物が作られる时かその直后に比较的高い温度まで加热されて、その时に炭素の反応も进んで真っ黒になったと推定されます。その后、别の天体に衝突されて小さく割れたり、金星や水星に近いところまで行ってまた戻ってきたり、自転速度の増减を経験したりした结果、现在の色の分布と形になったのでは、というのです。

「（その証拠が）おそらくサンプルに入っていますよ。そのかけらが见つかったら大発见です」

リュウグウ试料用の分光计测装置を开発する杉田精司先生と研究室のメンバー

分光计测装置での计测の様子。试験试料として炭素质陨石がアルミ製容器内に置かれている

そのようなストーリーを証明するために始まるのが、これから1年间かけて行われる试料の「初期分析」です。橘先生は、14ヵ国、109の大学と研究机関に所属する総势269名の研究者からなる初期分析チームのリーダーとして、全体を统括する重责を担います。

「玉手箱」を开ける

橘先生は、石川県出身。小学生の顷に太阳系の惑星の写真を见ながら絵を描いていて、「惑星は色がいっぱいあって楽しい」と感じ、その色の违いは何から来るのか疑问に思ったことが现在の研究に繋がっていると话します。大阪大学理学部に创设されたばかりの宇宙地球科学科に一期生として入学し、同大学院で博士号取得后、アリゾナ州立大学、东大や北海道大学での研究を経て、2017年に理学系研究科に教授として着任しました。「はやぶさ2」にはプロジェクトが立ち上がる前からサンプル採取机构（サンプラー）开発の理学の责任者として関わり、地球に帰还したカプセルの回収のために豪州にも出かけ、サンプルが入ったコンテナの开封作业にも携わりました。「はやぶさ2」はこれまで、行って帰ってくるという探査の冒険的侧面に注目が集まりがちでしたが、これから始まるサンプル分析こそ、地球や太阳系惑星の成り立ちの谜を解くために重要な作业で、今はまさに「玉手箱」を开けた瞬间だと橘先生は强调します。

「リュウグウが何を语るか、というのはまだ本当のところは僕らもわかっていなくて」と话す橘先生。「けれども、水や有机物が含まれていそうだということはわかっていて、地球の海がどこから来たのか、生命の材料が一体どういう状态で运ばれてきたのか、というまだわかっていない问题や、太阳系の成り立ちについて何かしらの情报を与えてくれると思います」

6つの分析チーム

初期分析チームは、6つのチームに分けられ、それぞれ异なる研究対象を様々な手法で分析します。化学分析チームは、リュウグウのサンプルの化学的特徴を调べ、同位体（阳子数は同じだが中性子の数が违うため重さがわずかに异なる元素）を分析する同位体顕微镜などを使って地球に降り注ぐ陨石の种类との违いや関係を明らかにします。石の物质分析チームは、およそ1尘尘以上の物质について、放射光や电子顕微镜などを使って内部の组织観察などを行います。

「はやぶさ2」から回収されたサンプルの光学顕微镜像　&肠辞辫测;闯础齿础

砂の物质分析チームは、石より细かい粒子を调べます。リュウグウの表面は太阳からのプラズマや非常に小さな陨石が衝突していると考えられるので、その影响などを分析。挥発性成分分析チームは、水素、窒素、酸素、希ガスなどの挥発性物资を分析します。固体有机物分析チームは、石炭のように真っ黒で、分子构造が复雑な固体有机物に注目し、その构造や分布を明らかにする予定です。そして、可溶性有机物分析チームは、水やアルコールなどに有机分子を溶け込ませ、その中にある分子の构造、种类、数を特定することで、リュウグウの特徴を见出したいとしています。

それぞれのチームは国际チームで、海外の研究メンバーと紧密に连携していて、コロナ祸で来日が难しくなった研究者とは、オンラインで连络を取りながら研究を进める予定です。

杉田先生も、サンプル分析に関わる予定で、分析から得られる知见に大きな期待を寄せています。日本は米国に宇宙科学研究の予算规模では圧倒されていますが、サンプルリターン探査では世界に先駆けて颁型小惑星からサンプルを持ち帰り、优位な立场にあります。

そして、学生にもぜひ、世界水準の仕事をすることの楽しさや醍醐味を味わってほしい、と続けます。

「日本は宇宙科学に限らず全般的に科学研究では世界の最先端のトップランナーのグループにいる。そういうところに入って顽张っていると、本当に世界のトップの人たちと高いレベルの国际交流を含めたやり取りができます。留学生も日本に来てくれて顽张ってくれたらそういう体験ができるので、ぜひ顽张ってほしいと思います」

初期太阳系を模拟した条件での化学反応実験を行う真空加热炉を操作する橘省吾先生と研究室のメンバー

はやぶさ2に搭载されたサンプルコンテナの复製

橘先生は、理学に兴味を持つ学生へのメッセージとして、理科以外の科目の重要性も指摘します。

「本当に研究をやろうと思ったら、国语も社会も全部重要で、学校で勉强するもので无駄なものはないと思います。自然を理解しようという地球惑星科学分野の研究者は特に、総合力が重要だと思います。あと、研究は勉强とは违うので、楽しまなきゃ。いかに楽しく続けられるかは大事な要素だと思います」

文／小竹朝子
写真／贝塚纯一