天王星の探査ミッションは実現するか？科学者たちによる提言の現実味

2022年4月24日 18時0分

米航空宇宙局（NASA）は過去数十年にわたり、水星や金星、火星、木星、土星を詳細に観測する探査機に大きな予算を投じている。そして、ついに天王星の番がやって来たようだ。

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惑星科学と宇宙生物学の研究チームが4月19日（米国時間）、“10年調査”と呼ばれる詳細な報告書を新たに公表した。報告書には、これらの分野における研究の優先順位が示されている。

この10年調査は国勢調査と同じように10年ごとに出されるもので、政治的に重要な意味合いをもつ。これまでの惑星科学者の評価においては、火星のサンプルリターン（試料採取）ミッションや、木星の衛星「エウロパ」の探査などが優先されてきた。そして米国政府も、2020年代にそうしたプロジェクトに予算を充てることを了承している。

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今回の10年調査で研究者たちは、天王星を探査するミッション「ウラヌス・オービター・プローブ」について、「最優先の新たな最重要ミッション」として打ち出している。そして、こうしたミッションは10年以内に開発可能であるだけでなく、探査機の打ち上げも実現できる可能性があると主張している。

また、今後10年間の第2の優先事項として、土星の衛星「エンケラドゥス」での生命探査が挙げられている。この星の地中には海があり、わずかな量の水が地表から噴き出しているとみられている。

報告書の提言は、最終的に実現する可能性がある。なぜなら、全米アカデミーズが作成した今回の報告書は、幅広い支持を集めているからだ。米議会の議員やNASAのみならず、科学界も尊重している。

「個人的には、天王星の探査『ウラヌス・オービター・プローブ』構想は実現する可能性が高いと考えています。アイデアや理論を実際の宇宙船やその技術に変える数十年規模のプロセスが開始されるはずです」と、非営利団体「惑星協会（Planetary Society）」で上級宇宙政策顧問を務めるケーシー・ドライアは言う。惑星協会の代表は、今回の報告書の運営委員会の一員でもある。「これから何年かは、天王星にまつわるジョークが流行るでしょうね」

2030年代にも天王星へ？

今回の報告書では、巨大な氷の塊である天王星の内部や大気のほか、磁場、環、多数ある衛星を調査できる探査機を求めている。数年以内に開発に着手できるような予算と支援をNASAが得られれば、そうした探査機を2032年までに打ち上げられる可能性があるという。

探査機は木星のそばまで行き、その重力アシストによって10年後には天王星に着く。だが、NASAの現行予算の大部分が火星や衛星エウロパに注がれていることを考えると、そうした宇宙船の打ち上げは2030年代の後半にずれ込む公算が高いと、惑星協会のドライアは指摘する。探査自体には10年間の大半が費やされることになるだろう。

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地球外生命体の探索に適した場所は、数十年前は火星や金星だと思われていた。というのも、これらの惑星は既知の生命体のすべてが必要とする液体の水を地表にたたえていた可能性があるからである。

ところが、生命に適した別の場所も近くに存在しているかもしれない。それこそが海の世界であり、太陽系においては（場合によっては地中の）湖や海をたたえた衛星ということになる。

生命の兆しが見つかる可能性

今回の報告書は「Origins, Worlds, and Life（起源、世界、生命）」と名付けられており、そうした世界に焦点を当てている。なぜなら、そこには科学界が長年探している別の星に生息する微生物が存在している可能性があるからだ。

それぞれ木星と土星の衛星であるエウロパとタイタンには、そうした海があることが知られている。そして、NASAの探査機「エウロパ・クリッパー」と「タイタン・ドラゴンフライ」が目指す場所でもある。

だが、タイタンよりも小さな星であるエンケラドゥスは星自体が海であり、報告書において第2優先事項の目標として定められている。計画では、軌道船と着陸船の両方の機能をもつ「オービランダー（orbilander）」と呼ばれる探査機を送り込むという。

「エンケラドゥスは長い間ずっと出番を待っていました。エンケラドゥスもわたしたちが探査に来ることを待ちわびているのです」と、カリフォルニア州マウンテンビューにあるSETI研究所カール・セーガン研究センター所長で宇宙生物学者のナタリー・カブロルは語る。SETI研究所は地球外文明の探索を専門とする組織である。

エウロパもエンケラドゥスも地中に海が存在しているが、カブロルはエンケラドゥスのほうに魅力を感じているという。エンケラドゥスでは、厚い氷の地殻の亀裂から海の成分が間欠泉のように噴出しているからだ。

軌道船を使った探査の場合も、そばを通過した際に水のサンプルを採取できる見込みはある。だが、地表に着陸すれば、目的の物質を見つけて調査できる公算が高まる。

エンケラドゥスの水蒸気からは、すでに高濃度のメタンガスが検出されている。ほかの化学物質の内容によっては、生命の兆しが見つかる可能性もあるのだ。

科学界では天王星の既知の27の衛星のうち、ミランダ、アリエル、オベロン、ティタニア、ウンブリエル（この星の名前だけはシェイクスピア作品の登場人物と関係がない）の5つに、海がある可能性が高いと考えられている。だが、天王星に関してはデータが不足しており、いま利用できる情報の多くは1986年の探査機「ボイジャー2号」の通過がもたらしたものだ。

木星と土星については、それぞれ04年と16年に「ジュノー」と「カッシーニ」という探査機が通過したことで、より詳細な視点が得られている。しかし、天王星はどちらの計画にも含まれていなかった。これまで忘れられがちだった天王星に焦点を当てたことについて、カブロルは評価している。

これまで調査が進んでいる海の多様性を考慮し、そこに（15年に探査機「ニュー・ホライズンズ」が明らかにした）準惑星・冥王星の興味深い地質学的活動を加味すると、別の世界にも焦点を当てことのは理にかなっていると、カブロルは指摘する。彼女は「太陽系は本当に美しい『自然のラボ』です。まるで、さまざまな材料や温度で調理した結果、非常に多様な料理が出来上がったかのようです」と語る。

何を第一に優先すべきなのか？

そうは言っても「人気の目的地」があまりにも多いので、宇宙探査の資源をどこに向けるべきかについては常に議論が巻き起こっている。この分野の一部の研究者は、これまでさまざまな候補地やミッションを推してきたのだ。

「太陽系外縁部に目を向けている点はいいことであり、天王星のミッションも有益なものになるでしょう。しかし、わたしたちが第一に優先すべきは（海王星の衛星）トリトンです」と、アリゾナ州ツーソンにあるPlanetary Science Instituteの天文学者アマンダ・ヘンドリクスは指摘する。彼女は新たな調査の情報源となっている19年の提言書「The NASA Roadmap to Ocean Worlds」の筆頭著者だ。

ヘンドリクスが率いるチームは、天王星とその衛星群よりも、トリトンと海の候補地を先に調査すべきだと主張している。しかし、全米アカデミーズの研究者はトリトンを下位に位置づけており、その理由を「今後10年間で海王星には実現可能な軌道が示されていない」と説明している。また、NASAの新型ロケット「スペース・ローンチ・システム（SLS）」も、木星の重力アシストも利用できない場合に太陽電池と電気スラスターを組み合わせた太陽電気推進が必要になる点も指摘している。

今回の10年調査には、多彩な宇宙探査の案について12の科学的な論点を検討している箇所もあった。そして、科学の多くの分野についての情報（例えば、太陽系の歴史や生命の起源に関するものなど）をもたらす可能性のあるミッションが重視されている。

惑星協会のドライアは、その点について次のように説明する。「最終的に10年調査が指摘している点は、『これらの資源があったとして、科学的な見返りを最大限にするにはどのように予算を配分すべきか？』ということなのです」

予算との兼ね合いが課題に

今回の調査には、より多くの予算を地球の防衛に投じ、地球付近の小惑星や彗星との衝突を確実に回避するようにとの提言もあった。当然のことながら、惑星科学者は映画『ドント・ルック・アップ』のような状況は避けたいと思っている。

そのためには、できる限り多くの物体を監視し、その軌道を追跡することが要求される。NASAはすでに地球付近の物体の監視に取り組み始めている。今年の秋には、宇宙船を小惑星に衝突させて軌道をそらすことが可能か実験する予定だ。

しかし、バイデン政権の予算案では宇宙望遠鏡プロジェクト「地球近傍天体（NEO）サーベイヤー」の予算が減額されており、小惑星を追跡する宇宙船の打ち上げが遅れる可能性がある。だが、今回の10年調査ではこのプロジェクトへの支持が表明されていることから、科学界のお墨付きを得たことになる。予算カットは避けられるかもしれない。

NASAが予算配分を決める際には、今回の報告書のみを参考にするわけではない。昨年11月に公表されたより知名度の高い「天文学および宇宙物理学に関する10年毎調査（Astrophysics and Astronomy Decadal Survey）」では、居住可能な太陽系外惑星に焦点を当てたものや、銀河の進化に焦点を当てたものなど、太陽系外に関するプロジェクトが提言されている。

今回の10年調査で示された惑星科学者の目標は、それまでの報告書よりもかなり広範囲に及んでいる。また、費用がかさむものも多い。「結局のところ、実現する予算がなければ、これらの提言は無意味になってしまうのです」と、惑星協会のドライアは指摘する。

（WIRED US/Edit by Daisuke Takimoto）

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