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2023年11月27日22:06
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天文関連 JAXA相模原キャンパス一般公開の日（2023年11月3日（金・祝）） ジャイアント・インパクト仮説、探査機の燃料、史上最大規模のエネルギーを検出する 町田市小山田緑地にてダイヤモンド富士
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＜天文関連ニュース 11月3日（金・祝）JAXA無料公開デー＞
� ‥径隆慙◆〇望綺蚤腟�模のエネルギーを検出する アマテラス粒子
詳細 写真 掲載元 日経新聞 2023年11月24日付
https:/
11月23日、東京大学と大阪大学が参加する国際合同チームは、アメリカのユタ州の観測施設にて、過去最大規模の宇宙線を検出したと発表した。現在も地球に途絶えることなく降り注ぐ宇宙線、その起源が明らかになると、期待される。我々地球生命の元を辿ると、恒星「太陽」と深く関わっていた。日本神話では、八百万に登る神々で最高位となる「天照大御神」が、太陽を司る女神として、地上世界を治めた。現在、伊勢神宮の内宮を代表として全国に祀られている。神話の世界にちなみ、研究チームは宇宙の過去の歴史を紐解く鍵となることから、「アマテラス粒子」と命名した。
研究チームは、「テレスコープアレイ（ＴＡ）」と名づけられた宇宙現象を探るプロジェクトを主導する。手がかりを教えてくれるのは、地球の大気を通過する宇宙線だった。検出に向けて、3平方メートルあたりに、507台の装置を並べた。粒子を捕獲することにより、エネルギーを推定する。アマテラス粒子のエネルギーを詳しく調べると244エクサ（エクサは100京）電子ボルトだった。1991年に観測された史上最大の宇宙線「オーマイゴッド粒子」の320エクサ電子ボルトに次ぐ規模である。
粒子が放たれた方向は、宇宙大規模構造内の「ローカル・ボイド」と呼ばれる領域だった。望遠鏡を向けても、天体現象は確認されなかった。
TA実験では検出感度を従来の4倍にするため拡張作業を続ける。高エネルギーの宇宙線を捕獲し、未知の天体現象に迫っていく。
�◆ �2023年11月3日（金・祝）JAXA淵野辺キャンパス 無料公開デー＞
11月3日（金・祝）JAXA(宇宙航空開発機構）相模原キャンパスにて、年に一度の施設無料公開が行われた。時間帯は午前10時から午後4時30分迄、入場できるのは、事前予約した先着4500名だった。既に予約人数の上限に達していた。
昨2022年に続き、同じプロジェクト内容が紹介されていた。今回は、昨年取り上げなかったプロジェクトを追及していく。
昨2022年 JAXA 一般公開 原始重力波Lite BIRD計画 火星の磁場消失の謎
https:/
1.イカロスプロジェクト
詳細 宇宙帆船イカロス・宇宙帆船による太陽系探査
https:/
イカロスプロジェクトとは、夢の太陽エネルギーによって推進する探査機である。セイルの一部に太陽電池を貼り付けたことにより、「ソーラー電力セイル」の世界初の実証実験の意味合いも込められている。航行するうえで、出来る限り電池を使わないことが望ましい。それでも、太陽から離れるに従って、エネルギーが無くなることにより、電力で補う必要があった。2010年5月21日に種子島宇宙センターでH2Aロケットで打ち上げられた後、太陽系の内側へと向う。2010年12月8日には、金星上空へ無事に到達した。
無事に計画が上手くいくと、さらに2号機の打ち上げ準備を進める。ソーラー電力セイル「オケアノス」による木星トロヤ小惑星群を探査する。太陽から離れた小惑星帯の領域を探査するうえで、新たなエネルギー源の確保を迫られた。40ｍの大きさのソーラー電力セイルを展開し、イオンエンジンを駆動する。イオンエンジンとは、電気推進とよばれる方式を採用したロケットエンジンの一種である。探査機はやぶさ1号機と2号機に搭載したイオンエンジンは、第18族元素の「キセノン」だった。第18族元素は、ボーアの原子模型において、最外殻軌道に収まる電子の数が限界に達していることにより、イオン化しにくい。
詳細 白丸くん https:/
もう一つの特徴は、イオン化しにくい単原子分子（1個の原子だけでできている分子）は、2原子以上から成る分子よりも、電離電圧が小さい。したがって、くわえたエネルギーの分、加速度を増す。探査機に搭載したエンジンは、マイクロ波を使って生成したプラズマ状イオンを静電場で加速・噴射していた。より低エネルギーで推進力を生み出すことにより、省エネを実現している。現在有意に加速できるのは、木星の内側にとどまっていた。
さらに遠くを航行する探査機は、放射性崩壊熱を利用する。1977年に打ち上げられたボイジャーのバッテリーは、プルトニウム238を搭載した電池だった。プルトニウム238は、アルファ崩壊（ヘリウム4が飛び出す現象）により、ウラン234になる。プルトニウム238が、ウラン234に変わる半減期は87,7年だった。簡単にいうと、プルトニウム238を100個のうち、87,7年で半分の50個がウラン234になるのである。
2つのボイジャーが打ち上げられて46年、太陽から既に110億キロ以上離れ、通信は度々途絶えていた。最も太陽から離れた人工物として記録されるボイジャーの2機は、我々に新鮮な情報をもたらしてくれた。宇宙線と太陽風が衝突する領域ヘリオポーズの温度が、当初科学者の予想よりも2倍高く、3万1000度に達していたことが分かった。恒星太陽が発するプラズマ粒子からなるバリアが、均一ではなく、ところどころ穴が開いている可能性がある。脆くなった穴から宇宙線が入り込む。太陽風よりも、宇宙線の方が有害だ。時にガンマ線バーストを含め、高エネルギー粒子を含む。太陽の荷電粒子から成るバリアー、ヘリオポーズは完璧ではなかった。それでも、宇宙線の70％を遮っていることが明らかになった。太陽系と宇宙の境目で常に粒子の世界では、激しい攻防が繰り広げられていた。
詳細 写真掲載元ナゾロジー 2021年1月27日付 https:/
2.月の形成説に一石を投じる発見？ジャイアント・インパクト仮説について
関連日記 ジャイアント・インパクト仮説について
2020年5月8日付 フラワームーンを撮影 衛星月から炭素が発見される 数式を使って地球と月の共通重心を表す
https:/
以下の写真は上記の日記より 原始地球に巨大惑星が衝突したイメージ 掲載元 ディスカバリーチャンネル 地球の大異変 ♯１ 地球の誕生より
以下 直近の天文関連の日記
2023年10月28日付 原子力発電のメカニズム NASAの小惑星回避プログラム
https:/
夜空を明るく照らす月は、地球に暮らす人類によって、古くから観察され、かぐや姫を含め、神話が誕生した。
JAXAは、月の起源を探るべく、2023年9月7日に、小型月着陸実証機SILMを搭載したH-IIAロケット47号機を種子島宇宙センターから打ち上げた。2024年初頭に着陸予定である。現場の係員の説明によると、月の裏側を探りたいと、希望を語っていた。現に地球の影に覆われる裏面には、水分が残っている可能性が指摘されている。水を得ることができれば、電気分解することにより、酸素を抽出できる。
研究者が可能性を見出しているのは、レゴリスと呼ばれる表面の土だった。地球に落下した月由来の隕石の成分から、レゴリスに含まれる物質が明らかになる。シリカ・アルミニウム・鉄・酸化マグネシウムを含んでいた。実に重量の45％が酸素原子から成っていたのである。地球上では、アルミニウムなどの製造においてアルミナ(酸化アルミニウム)から不要な酸素を分離する。溶融した酸化アルミニウムに電圧をかけて酸素を引き離す。同じ方法を月で行えば、我々に必要な酸素を取出し、滞在時間を引き伸ばすことも可能だった。レゴリスを加熱して液体状にするには、多大なエネルギーが必要である。2021年の初めには、ベルギーのスタートアップ・Space Applications Servicesが酸素抽出プロセスを改善する3台の実験用反応炉を建設すると発表した。欧州宇宙機関(ESA)が、協力し、ISRUミッションの一環として、2025年までに月面に送る計画を立てた。1立方メートルあたりのレゴリスには平均1.4トンの鉱物が含まれている。そのうち酸素は630キログラムになる。1人の人間が一日に必要とする酸素は800グラムだった。つまり、1立方メートルのレゴリスから酸素を抽出できれば、1人2年分の滞在が実現する。
月面のレゴリスの平均深度は約10メートル、全てを活用することができれば、地球の全人口に当たる約80億人の酸素を10万年分賄える。
月面基地の建設は、科学的には夢ではなかった。係員も、大学院の卒業論文において、月の裏側のレゴリスの活用方法をテーマにしたという。1972年12月11日に、アポロ17号が月面に着陸して51年、月面基地の建設を念頭に入れたNASAのアルテミス計画では、2024年から2025年に宇宙飛行士を直接月に送り出す。半世紀振りの月面有人着陸への期待が高まっている。
詳細 Gigazine 2021年11月11日 19時00分 https:/
月の起源について、古くから科学者が様々な説を打ち出していた。21世紀以降、ある一つの説が有力視される。1975年に、アメリカ人天文学者ウィリアム・ハートマンとドナルド・R・デービスは、アポロが持ち帰った月の岩が、地球の岩とよく似ていることに着目した。揮発性物質の少なさから、かつて表面の岩が溶けるほど高温にさらされた可能性を指摘した。振り返ると、推定45億7000万年前に太陽を取り巻くガスの円盤から、地球を含む現在残る8つの惑星と共に、数多くの微惑星が誕生していた。当初は、ひしめき合った惑星が、重力摂動により、衝突合体が繰り返された。現在の8つの惑星は、太陽系初期の混乱期の生き残り組みといえる。
そこで、ウィリアム・ハートマンは、原始地球に火星サイズの惑星が衝突したと過程する。「テイヤ」と名づけられたより小さな火星サイズの惑星は、砕け散った。一方地球は、表面を抉り取られながら、辛うじて持ちこたえる。シミュレーションによると、テイヤが秒速9ｋｍを保ちながら、地球の地表面に45度の角度で衝突すると、消滅した。2つの天体の衝突に伴い、飛び散った物質は、地球の重力圏で周回運動しながら、およそ100年かけて、一つにまとまった。衛星「月」が生まれたのである。2天体の衝突により、新たな天体が生まれることを「ジャイアント・インパクト仮説」という。衝突エネルギーは、推定広島原爆の50億倍になる。誕生してわずか3000万年後の地球に巨大惑星が衝突した痕跡は、残っていない。
その「ジャイアント・インパクト仮説」を検証する方法が発表された。米カリフォルニア工科大のチエン・ユエン研究員は、地球内部に手がかりを求めた。内部では、金属の核（コア）の周りを液体の金属が取り巻くことにより、磁場が生み出されている。その上は上部と下部の2層から成るマントル、その上は地殻である。
詳しく説明すると、地球の表面は10数枚の構造プレートに別れ、マントルの対流に伴い常に動き続けている。プレートの動きを支えるのは、複雑化する地球内部の構造にあった。地球内部は、地殻、上部マントル、下部マントル、外角、内核と5つの層で構成される。深さ30ｋｍになる地殻は、花崗岩などの酸性岩や安山岩などの中性岩や玄武岩などの塩基性岩から成る。
写真 掲載元 エコノミストオンライン 多様な環境を生み出した地球内部のすごい温度差 2022年5月16日付 https:/
地殻の下には、深さ670ｋｍまで及ぶ上部と地下2900ｋｍに達する下部の2層構造からなるマントルがある。地殻とマントルの境界のことを、モホロビッチの不連続面と呼ぶ。発見者はクロアチア人の地震学者アンドリア・モホロビッチである。1909年に地球内部における地震の初期微動であるＰ派の発生源を突き止め、一躍有名になった。上部マントルは、かんらん石を主成分とし、深度が深くなるにつれ、温度、密度が高くなり、鉱物層の層転移が起こる。鉱物層は、上から順にかんらん石、変形スピネル層、スピネル層、ペロブスカイト層、ポストペロブスカイト層となる。境界を移動するごとに、相転移し、結晶構造の変化と共に、密度が高くなっていく。
下部マントルと外核の境界に当る深さ2900ｋｍの地点には、グーデンベルク不連続面がある。発見者であるアメリカ人地震学者ベノー・グーデンベルクは1926年に、地震の発生源の研究に努めた。地震波のうちＰ波の速度が遅くなり、Ｓ派が伝わらない部分を発見し、マントルの下の外核が液体状であると特定した。
写真 掲載元 第二部 -2- 地球の科学 https:/
外核は、地下2900ｋｍから5100ｋｍまで広がっている。内核と境界の地下5150ｋｍには、レーマン不連続面がある。外核は、重金属の鉄とニッケルが含まれ、硫黄と酸素が溶け込んでいた。外側の部分で4400度、内核に近い部分で6100度に上る。地球の内部構造を調べるため、世界各地で実験が試みられた。粘土質の低い液体が、内核の周りを対流することで、専断応力が加わって、変形し、圧力を解放していた。地震波のＰ派は伝わるが、Ｓ派は減衰されている。
外核を流れる液体は、過電流を発生させ、強力な磁場を生み出し、恒星太陽が吹き付ける荷電粒子を防ぐ役割を果たす。地磁気の強さは、地表の50倍となる平均25ガウスに達した。
一番奥にある内核は、深さ5100ｋｍから6400ｋｍに位置する鉄とニッケルの固体である。太陽の表面温度に近い5000度から6000度になった。圧力が360GPa以上に達するため、固体として維持できた。地下の内部構造は、1936年にデンマークの地震学者インゲ・レーマンの地震波を使った検証によって明らかになった。彼の実験によると、Ｐ派は内部まで伝わったが、Ｓ派が電波しない部分が見つかった。地震波を使った検証で、地球の核は固体と液体の２層からなると発表した。
地球内部の構造を力学的に見ると、リソスフェア(岩石圏)、アセノスフェア(岩流圏)、メソスフェア(下部マントル)、コア（核）に分類される。リソスフェアは、地殻とマントル最上部の固い岩盤を合わせた部分のことを指す。陸地を乗せるプレートもリソスフェアに含まれる。その下は深さ100ｋｍから300ｋｍのアセノスフェアで、上部マントルに位置する。かんらん石を主成分とする物質が融解し、液体状を保ち、プレート移動を支えていた。メソスフェアは、深度300ｋｍから2900ｋｍにあり、高温高圧環境の層である。プレートに左右されず常に一点からマグマを噴出すホットスポットや、火山性のプルームの上昇と深く関わっていると見られている。
研究チームは、外核とマントルの境界の地震波が異常に遅く伝わる2箇所の領域に着目した。
アフリカと太平洋の地下2900キロにある二つの領域は、LLVP（巨大低速度領域）と呼ばれる。実のところ月の体積に匹敵するほどの大きさを持つ。周囲のマントルより物質の密度が3%ほど高かった。
研究チームは、テイアと地球の衝突をコンピューターでシミュレーションした。すると、衝突で双方の地殻とマントルが溶けて混ざり合い、飛び散った破片から月が形成された。
一方、衝突を受けた地球では、鉄が豊富なテイアのマントルの一部が、地球の奥深くに沈み込んで、核の上に蓄積した。理論通りであれば、現在も核の上に堆積物が残っているはずである。さすがに地下1千キロメートルを掘削する技術開発について見通しが立っていない。月由来の隕石、また月面のレゴリスから、太古の物質を検出することにより、誕生時に遡ることができる。形成時に迫る研究は続いていく。
3 地球外生命探査へ エンケラドス
詳細 エンケラドスのアミノ酸の生成について 2019年10月8日付けhttps:/
我々地球人は、宇宙で孤独な存在なのか、その謎に迫る研究について進んでいる。JAXAが探査候補に上げる天体は、地球から12億から16億キロに位置する土星の衛星エンケラドスだった。表面は氷に覆われているものの、地下海の存在が指摘されている。その謎に迫ったのは、2004年に土星軌道に到着し、2017年まで任務をこなした探査機カッシーニだった。カッシーニは、エンケラドスの南半球から吹き出すジェットの成分を確認するため、数十回にわたり、フライバイ（接近観測）を行った。その結果、土星の最も外側のＥリングから塩分を検出し、ナノ・シリカが含まれていることも明らかにした。ナノ・シリカは、地球の実験室において、熱水と反応して、生成された。
地下海が存在する可能性が高まると、世界の研究機関は、こぞってカッシーニのデーターに目を向けるようになった。国を超えて研究者が、アイディアを出しあった結果、新発見が生まれている。ドイツ・ベルリン自由大学のNozair Khawajaさんたちの研究チームは、エンケラドスが吹き出した氷粒子の成分を特定した。
窒素や酸素を含む比較的分子量の小さな化合物を見つけたのである。具体的には、ジメチルアミンなどのアミン類や酢酸、アセトアルデヒド、芳香族化合物と推定されている。
エンケラドスの氷粒子に含まれた化合物は、地球では、生命の材料となるアミノ酸を作る化学反応の一部を担う。海底の熱水噴出穴では、化学反応が生み出されていた。研究チームは、エンケラドスの熱水噴出孔も同じ過程でアミノ酸が生成されている可能性がある、と推測している。
アミノ酸は、生命に必要なたんぱく質の元になる物質である。原子が立体的に組み合わさった分子で、左手と右手のように互いに鏡像関係にあるもの（鏡像異性体）が存在する。アミノ酸の鏡像異性体はL型（左型）とD型（右型）に分類され、通常はほぼ等量生成されることが知られている。
詳細 写真掲載元 アミノ酸や円偏光について 2010年4月9日付 Astro Arts https:/
地球上の生命を構成しているアミノ酸に関して、99％は左型だった。このアミノ酸の鏡像異性体の偏りについて、「ホモキラリティー」ともいう。なぜ特異な現象が起こったのか、はっきりとわかっていない。専門家は、ホモキラリティーと、生命の起源との関連性について考察している。左型を中心に生成される理由の一つは、宇宙空間で起きる化学反応とみられている。日米英豪の共同研究グループは、2010年の段階で、一つのタイプに偏ってアミノ酸が生成されたことについて、過去の知見を元に、大胆な仮説を立てた。
太陽系はオリオン座大星雲のような大質量星形成領域で形成された。産まれたての太陽系は、1998年にオリオン大星雲の観測中に発見された円偏光に飲み込まれる。片方向の円偏光の照射を受けた結果、アミノ酸に鏡像異性体異常が起こり、左型に偏ることとなった。左型のアミノ酸は小天体に取り込まれ、地球に隕石となって降り注いだ。その左型のアミノ酸が連結して、たんぱく質が生産されたのである。実際高温高圧条件でのアミノ酸の重合実験を行った結果、興味深い事実が判明した。タンパク質の元となるペプチドが,単純なアミノ酸 (グリシン、アラニン) により作り出されたいたのである。
エンケラドスの探査について解説したブースに立つ係員によると、地下内部から放射性崩壊による、熱源があるのではないか、と推測していた。
生命に必要なのは、水を含めた溶媒、有機物、エネルギーの3つである。エンケラドスには、地下10ｋｍに達する海の存在が指摘されている。私に説明していただいた係員は、エンケラドスの他にも、内海があるとされる木星の衛星エウロパが候補に上がると述べていた。メタンの降雨・蒸発を含め大気循環のある土星の衛星タイタンについては、情報不足と答えていた。探査機を駆使して、我々人が、子供の頃から疑問を抱く「地球外生命」の存在に迫っている。
JAXAは、世界で始めて、探査機を飛ばして、天体から物質を地球に持ち帰る「サンプル・リターン計画」を成功した。次の目標は、火星の衛星フォボスとダイモスである。フォボスと火星の距離は9300ｋｍ、公転周期は7時間39分、年に1,8ｃｍずつ接近する。やがてロッシュ限界を超えて、消滅する。対してダイモスは火星からの距離23000ｋｍ、毎年少しずつ遠ざかることにより、いずれは太陽の周りを回る小惑星になる。JAXAは探査機ＭＭＸを2024年内に打ち上げ、フォボスとダイモスの物質を採取し、地球に持ち帰る計画を立てた。2025年に火星軌道に突入し、2029年に地球に帰還する予定である。探査機が降り立って、サンプルを持ち帰ることにより、2つの火星の周りを回る不規則衛星の起源を明らかにする。
JAXA淵野辺キャンパスは、各ブースごとに研究者が立ち、パネル展示の内容を解説しながら、丁寧に疑問に答えてくれた。職員に採用されるには、理系の大学院へ出て、博士論文を発表したうえで、高倍率の採用試験に臨む。選抜試験を潜り抜けた精鋭達は、自身を持って仕事をしていた。科学の発展により、人類は小惑星の成り立ちを明らかにし、地球外生命の存在を明らかにするべく、研究を重ねている。
4 小山田緑地へ
過去に 四季を紹介した日記 2018年11月30日付 https:/
園内の地図 https:/
午後4時過ぎにJAXA相模原キャンパスから、自転車でそのまま多摩市に程近い町田市北部の小山田緑地に向った。西向きに視界が開けた本園・みはらし広場では、尾根沿いに位置する町田市図師町の背後から、相模原キャンパスに程近いJR淵野辺駅周辺のビルがのぞく。丹沢の峰々から、台形の形をした富士の頂も顔を出していた。日没前には、沈みゆく夕日の淡い射光が、そよ風に揺れるススキをやさしく照らす。
11月7日（火）と8日（水）は、ダイヤモンド富士の日だった。7日は微妙に雲がかかっていたことにより、撮影は難しかった。対照的に8日は、綺麗に空が晴れ上がっていた。
写真＝8日 16時23分
8日には、大勢の人たちが集り、それぞれカメラやスマホをかざして、ススキを前景に、富士山の真上に沈む夕日を見つめていた。ちょうど陽が落ちる瞬間は、まばゆい明かりにより、山並みは見えにくくなる。撮影後、ファインダーの中を確認して、写っていたことに気付かされた。
3日（金・祝）、天気に恵まれた休日、日暮れ時にも、シートを広げてのんびりとくつろぐ若者グループや、カメラをスタンバイする一組の夫婦の姿があった。太陽が沈むと、尾根沿いの住宅地から明かりが灯る。光量は少ないとはいえ、人々の生活観を肌で感じられる。
写真＝16時56分 写真＝17時16分
液体の水に恵まれた地球は、きわめて珍しい惑星であることは事実である。とりわけ日本列島は、四季が豊かで、水資源にも恵まれた。季節ごとに花が咲き、葉っぱの色合いも変わる。日々の生活に追われていると、我々はいかに宇宙で稀有な存在なのか、忘れてしまう。優れた知能を生かして、過去の歴史を辿り、未来を考察する力を秘めている。第2の地球は果たして存在するのか、究極の謎に迫っている。
� ‥径隆慙◆〇望綺蚤腟�模のエネルギーを検出する アマテラス粒子
詳細 写真 掲載元 日経新聞 2023年11月24日付
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11月23日、東京大学と大阪大学が参加する国際合同チームは、アメリカのユタ州の観測施設にて、過去最大規模の宇宙線を検出したと発表した。現在も地球に途絶えることなく降り注ぐ宇宙線、その起源が明らかになると、期待される。我々地球生命の元を辿ると、恒星「太陽」と深く関わっていた。日本神話では、八百万に登る神々で最高位となる「天照大御神」が、太陽を司る女神として、地上世界を治めた。現在、伊勢神宮の内宮を代表として全国に祀られている。神話の世界にちなみ、研究チームは宇宙の過去の歴史を紐解く鍵となることから、「アマテラス粒子」と命名した。
研究チームは、「テレスコープアレイ（ＴＡ）」と名づけられた宇宙現象を探るプロジェクトを主導する。手がかりを教えてくれるのは、地球の大気を通過する宇宙線だった。検出に向けて、3平方メートルあたりに、507台の装置を並べた。粒子を捕獲することにより、エネルギーを推定する。アマテラス粒子のエネルギーを詳しく調べると244エクサ（エクサは100京）電子ボルトだった。1991年に観測された史上最大の宇宙線「オーマイゴッド粒子」の320エクサ電子ボルトに次ぐ規模である。
粒子が放たれた方向は、宇宙大規模構造内の「ローカル・ボイド」と呼ばれる領域だった。望遠鏡を向けても、天体現象は確認されなかった。
TA実験では検出感度を従来の4倍にするため拡張作業を続ける。高エネルギーの宇宙線を捕獲し、未知の天体現象に迫っていく。
�◆ �2023年11月3日（金・祝）JAXA淵野辺キャンパス 無料公開デー＞
11月3日（金・祝）JAXA(宇宙航空開発機構）相模原キャンパスにて、年に一度の施設無料公開が行われた。時間帯は午前10時から午後4時30分迄、入場できるのは、事前予約した先着4500名だった。既に予約人数の上限に達していた。
昨2022年に続き、同じプロジェクト内容が紹介されていた。今回は、昨年取り上げなかったプロジェクトを追及していく。
昨2022年 JAXA 一般公開 原始重力波Lite BIRD計画 火星の磁場消失の謎
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1.イカロスプロジェクト
詳細 宇宙帆船イカロス・宇宙帆船による太陽系探査
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イカロスプロジェクトとは、夢の太陽エネルギーによって推進する探査機である。セイルの一部に太陽電池を貼り付けたことにより、「ソーラー電力セイル」の世界初の実証実験の意味合いも込められている。航行するうえで、出来る限り電池を使わないことが望ましい。それでも、太陽から離れるに従って、エネルギーが無くなることにより、電力で補う必要があった。2010年5月21日に種子島宇宙センターでH2Aロケットで打ち上げられた後、太陽系の内側へと向う。2010年12月8日には、金星上空へ無事に到達した。
無事に計画が上手くいくと、さらに2号機の打ち上げ準備を進める。ソーラー電力セイル「オケアノス」による木星トロヤ小惑星群を探査する。太陽から離れた小惑星帯の領域を探査するうえで、新たなエネルギー源の確保を迫られた。40ｍの大きさのソーラー電力セイルを展開し、イオンエンジンを駆動する。イオンエンジンとは、電気推進とよばれる方式を採用したロケットエンジンの一種である。探査機はやぶさ1号機と2号機に搭載したイオンエンジンは、第18族元素の「キセノン」だった。第18族元素は、ボーアの原子模型において、最外殻軌道に収まる電子の数が限界に達していることにより、イオン化しにくい。
詳細 白丸くん https:/
もう一つの特徴は、イオン化しにくい単原子分子（1個の原子だけでできている分子）は、2原子以上から成る分子よりも、電離電圧が小さい。したがって、くわえたエネルギーの分、加速度を増す。探査機に搭載したエンジンは、マイクロ波を使って生成したプラズマ状イオンを静電場で加速・噴射していた。より低エネルギーで推進力を生み出すことにより、省エネを実現している。現在有意に加速できるのは、木星の内側にとどまっていた。
さらに遠くを航行する探査機は、放射性崩壊熱を利用する。1977年に打ち上げられたボイジャーのバッテリーは、プルトニウム238を搭載した電池だった。プルトニウム238は、アルファ崩壊（ヘリウム4が飛び出す現象）により、ウラン234になる。プルトニウム238が、ウラン234に変わる半減期は87,7年だった。簡単にいうと、プルトニウム238を100個のうち、87,7年で半分の50個がウラン234になるのである。
2つのボイジャーが打ち上げられて46年、太陽から既に110億キロ以上離れ、通信は度々途絶えていた。最も太陽から離れた人工物として記録されるボイジャーの2機は、我々に新鮮な情報をもたらしてくれた。宇宙線と太陽風が衝突する領域ヘリオポーズの温度が、当初科学者の予想よりも2倍高く、3万1000度に達していたことが分かった。恒星太陽が発するプラズマ粒子からなるバリアが、均一ではなく、ところどころ穴が開いている可能性がある。脆くなった穴から宇宙線が入り込む。太陽風よりも、宇宙線の方が有害だ。時にガンマ線バーストを含め、高エネルギー粒子を含む。太陽の荷電粒子から成るバリアー、ヘリオポーズは完璧ではなかった。それでも、宇宙線の70％を遮っていることが明らかになった。太陽系と宇宙の境目で常に粒子の世界では、激しい攻防が繰り広げられていた。
詳細 写真掲載元ナゾロジー 2021年1月27日付 https:/
2.月の形成説に一石を投じる発見？ジャイアント・インパクト仮説について
関連日記 ジャイアント・インパクト仮説について
2020年5月8日付 フラワームーンを撮影 衛星月から炭素が発見される 数式を使って地球と月の共通重心を表す
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以下の写真は上記の日記より 原始地球に巨大惑星が衝突したイメージ 掲載元 ディスカバリーチャンネル 地球の大異変 ♯１ 地球の誕生より
以下 直近の天文関連の日記
2023年10月28日付 原子力発電のメカニズム NASAの小惑星回避プログラム
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夜空を明るく照らす月は、地球に暮らす人類によって、古くから観察され、かぐや姫を含め、神話が誕生した。
JAXAは、月の起源を探るべく、2023年9月7日に、小型月着陸実証機SILMを搭載したH-IIAロケット47号機を種子島宇宙センターから打ち上げた。2024年初頭に着陸予定である。現場の係員の説明によると、月の裏側を探りたいと、希望を語っていた。現に地球の影に覆われる裏面には、水分が残っている可能性が指摘されている。水を得ることができれば、電気分解することにより、酸素を抽出できる。
研究者が可能性を見出しているのは、レゴリスと呼ばれる表面の土だった。地球に落下した月由来の隕石の成分から、レゴリスに含まれる物質が明らかになる。シリカ・アルミニウム・鉄・酸化マグネシウムを含んでいた。実に重量の45％が酸素原子から成っていたのである。地球上では、アルミニウムなどの製造においてアルミナ(酸化アルミニウム)から不要な酸素を分離する。溶融した酸化アルミニウムに電圧をかけて酸素を引き離す。同じ方法を月で行えば、我々に必要な酸素を取出し、滞在時間を引き伸ばすことも可能だった。レゴリスを加熱して液体状にするには、多大なエネルギーが必要である。2021年の初めには、ベルギーのスタートアップ・Space Applications Servicesが酸素抽出プロセスを改善する3台の実験用反応炉を建設すると発表した。欧州宇宙機関(ESA)が、協力し、ISRUミッションの一環として、2025年までに月面に送る計画を立てた。1立方メートルあたりのレゴリスには平均1.4トンの鉱物が含まれている。そのうち酸素は630キログラムになる。1人の人間が一日に必要とする酸素は800グラムだった。つまり、1立方メートルのレゴリスから酸素を抽出できれば、1人2年分の滞在が実現する。
月面のレゴリスの平均深度は約10メートル、全てを活用することができれば、地球の全人口に当たる約80億人の酸素を10万年分賄える。
月面基地の建設は、科学的には夢ではなかった。係員も、大学院の卒業論文において、月の裏側のレゴリスの活用方法をテーマにしたという。1972年12月11日に、アポロ17号が月面に着陸して51年、月面基地の建設を念頭に入れたNASAのアルテミス計画では、2024年から2025年に宇宙飛行士を直接月に送り出す。半世紀振りの月面有人着陸への期待が高まっている。
詳細 Gigazine 2021年11月11日 19時00分 https:/
月の起源について、古くから科学者が様々な説を打ち出していた。21世紀以降、ある一つの説が有力視される。1975年に、アメリカ人天文学者ウィリアム・ハートマンとドナルド・R・デービスは、アポロが持ち帰った月の岩が、地球の岩とよく似ていることに着目した。揮発性物質の少なさから、かつて表面の岩が溶けるほど高温にさらされた可能性を指摘した。振り返ると、推定45億7000万年前に太陽を取り巻くガスの円盤から、地球を含む現在残る8つの惑星と共に、数多くの微惑星が誕生していた。当初は、ひしめき合った惑星が、重力摂動により、衝突合体が繰り返された。現在の8つの惑星は、太陽系初期の混乱期の生き残り組みといえる。
そこで、ウィリアム・ハートマンは、原始地球に火星サイズの惑星が衝突したと過程する。「テイヤ」と名づけられたより小さな火星サイズの惑星は、砕け散った。一方地球は、表面を抉り取られながら、辛うじて持ちこたえる。シミュレーションによると、テイヤが秒速9ｋｍを保ちながら、地球の地表面に45度の角度で衝突すると、消滅した。2つの天体の衝突に伴い、飛び散った物質は、地球の重力圏で周回運動しながら、およそ100年かけて、一つにまとまった。衛星「月」が生まれたのである。2天体の衝突により、新たな天体が生まれることを「ジャイアント・インパクト仮説」という。衝突エネルギーは、推定広島原爆の50億倍になる。誕生してわずか3000万年後の地球に巨大惑星が衝突した痕跡は、残っていない。
その「ジャイアント・インパクト仮説」を検証する方法が発表された。米カリフォルニア工科大のチエン・ユエン研究員は、地球内部に手がかりを求めた。内部では、金属の核（コア）の周りを液体の金属が取り巻くことにより、磁場が生み出されている。その上は上部と下部の2層から成るマントル、その上は地殻である。
詳しく説明すると、地球の表面は10数枚の構造プレートに別れ、マントルの対流に伴い常に動き続けている。プレートの動きを支えるのは、複雑化する地球内部の構造にあった。地球内部は、地殻、上部マントル、下部マントル、外角、内核と5つの層で構成される。深さ30ｋｍになる地殻は、花崗岩などの酸性岩や安山岩などの中性岩や玄武岩などの塩基性岩から成る。
写真 掲載元 エコノミストオンライン 多様な環境を生み出した地球内部のすごい温度差 2022年5月16日付 https:/
地殻の下には、深さ670ｋｍまで及ぶ上部と地下2900ｋｍに達する下部の2層構造からなるマントルがある。地殻とマントルの境界のことを、モホロビッチの不連続面と呼ぶ。発見者はクロアチア人の地震学者アンドリア・モホロビッチである。1909年に地球内部における地震の初期微動であるＰ派の発生源を突き止め、一躍有名になった。上部マントルは、かんらん石を主成分とし、深度が深くなるにつれ、温度、密度が高くなり、鉱物層の層転移が起こる。鉱物層は、上から順にかんらん石、変形スピネル層、スピネル層、ペロブスカイト層、ポストペロブスカイト層となる。境界を移動するごとに、相転移し、結晶構造の変化と共に、密度が高くなっていく。
下部マントルと外核の境界に当る深さ2900ｋｍの地点には、グーデンベルク不連続面がある。発見者であるアメリカ人地震学者ベノー・グーデンベルクは1926年に、地震の発生源の研究に努めた。地震波のうちＰ波の速度が遅くなり、Ｓ派が伝わらない部分を発見し、マントルの下の外核が液体状であると特定した。
写真 掲載元 第二部 -2- 地球の科学 https:/
外核は、地下2900ｋｍから5100ｋｍまで広がっている。内核と境界の地下5150ｋｍには、レーマン不連続面がある。外核は、重金属の鉄とニッケルが含まれ、硫黄と酸素が溶け込んでいた。外側の部分で4400度、内核に近い部分で6100度に上る。地球の内部構造を調べるため、世界各地で実験が試みられた。粘土質の低い液体が、内核の周りを対流することで、専断応力が加わって、変形し、圧力を解放していた。地震波のＰ派は伝わるが、Ｓ派は減衰されている。
外核を流れる液体は、過電流を発生させ、強力な磁場を生み出し、恒星太陽が吹き付ける荷電粒子を防ぐ役割を果たす。地磁気の強さは、地表の50倍となる平均25ガウスに達した。
一番奥にある内核は、深さ5100ｋｍから6400ｋｍに位置する鉄とニッケルの固体である。太陽の表面温度に近い5000度から6000度になった。圧力が360GPa以上に達するため、固体として維持できた。地下の内部構造は、1936年にデンマークの地震学者インゲ・レーマンの地震波を使った検証によって明らかになった。彼の実験によると、Ｐ派は内部まで伝わったが、Ｓ派が電波しない部分が見つかった。地震波を使った検証で、地球の核は固体と液体の２層からなると発表した。
地球内部の構造を力学的に見ると、リソスフェア(岩石圏)、アセノスフェア(岩流圏)、メソスフェア(下部マントル)、コア（核）に分類される。リソスフェアは、地殻とマントル最上部の固い岩盤を合わせた部分のことを指す。陸地を乗せるプレートもリソスフェアに含まれる。その下は深さ100ｋｍから300ｋｍのアセノスフェアで、上部マントルに位置する。かんらん石を主成分とする物質が融解し、液体状を保ち、プレート移動を支えていた。メソスフェアは、深度300ｋｍから2900ｋｍにあり、高温高圧環境の層である。プレートに左右されず常に一点からマグマを噴出すホットスポットや、火山性のプルームの上昇と深く関わっていると見られている。
研究チームは、外核とマントルの境界の地震波が異常に遅く伝わる2箇所の領域に着目した。
アフリカと太平洋の地下2900キロにある二つの領域は、LLVP（巨大低速度領域）と呼ばれる。実のところ月の体積に匹敵するほどの大きさを持つ。周囲のマントルより物質の密度が3%ほど高かった。
研究チームは、テイアと地球の衝突をコンピューターでシミュレーションした。すると、衝突で双方の地殻とマントルが溶けて混ざり合い、飛び散った破片から月が形成された。
一方、衝突を受けた地球では、鉄が豊富なテイアのマントルの一部が、地球の奥深くに沈み込んで、核の上に蓄積した。理論通りであれば、現在も核の上に堆積物が残っているはずである。さすがに地下1千キロメートルを掘削する技術開発について見通しが立っていない。月由来の隕石、また月面のレゴリスから、太古の物質を検出することにより、誕生時に遡ることができる。形成時に迫る研究は続いていく。
3 地球外生命探査へ エンケラドス
詳細 エンケラドスのアミノ酸の生成について 2019年10月8日付けhttps:/
我々地球人は、宇宙で孤独な存在なのか、その謎に迫る研究について進んでいる。JAXAが探査候補に上げる天体は、地球から12億から16億キロに位置する土星の衛星エンケラドスだった。表面は氷に覆われているものの、地下海の存在が指摘されている。その謎に迫ったのは、2004年に土星軌道に到着し、2017年まで任務をこなした探査機カッシーニだった。カッシーニは、エンケラドスの南半球から吹き出すジェットの成分を確認するため、数十回にわたり、フライバイ（接近観測）を行った。その結果、土星の最も外側のＥリングから塩分を検出し、ナノ・シリカが含まれていることも明らかにした。ナノ・シリカは、地球の実験室において、熱水と反応して、生成された。
地下海が存在する可能性が高まると、世界の研究機関は、こぞってカッシーニのデーターに目を向けるようになった。国を超えて研究者が、アイディアを出しあった結果、新発見が生まれている。ドイツ・ベルリン自由大学のNozair Khawajaさんたちの研究チームは、エンケラドスが吹き出した氷粒子の成分を特定した。
窒素や酸素を含む比較的分子量の小さな化合物を見つけたのである。具体的には、ジメチルアミンなどのアミン類や酢酸、アセトアルデヒド、芳香族化合物と推定されている。
エンケラドスの氷粒子に含まれた化合物は、地球では、生命の材料となるアミノ酸を作る化学反応の一部を担う。海底の熱水噴出穴では、化学反応が生み出されていた。研究チームは、エンケラドスの熱水噴出孔も同じ過程でアミノ酸が生成されている可能性がある、と推測している。
アミノ酸は、生命に必要なたんぱく質の元になる物質である。原子が立体的に組み合わさった分子で、左手と右手のように互いに鏡像関係にあるもの（鏡像異性体）が存在する。アミノ酸の鏡像異性体はL型（左型）とD型（右型）に分類され、通常はほぼ等量生成されることが知られている。
詳細 写真掲載元 アミノ酸や円偏光について 2010年4月9日付 Astro Arts https:/
地球上の生命を構成しているアミノ酸に関して、99％は左型だった。このアミノ酸の鏡像異性体の偏りについて、「ホモキラリティー」ともいう。なぜ特異な現象が起こったのか、はっきりとわかっていない。専門家は、ホモキラリティーと、生命の起源との関連性について考察している。左型を中心に生成される理由の一つは、宇宙空間で起きる化学反応とみられている。日米英豪の共同研究グループは、2010年の段階で、一つのタイプに偏ってアミノ酸が生成されたことについて、過去の知見を元に、大胆な仮説を立てた。
太陽系はオリオン座大星雲のような大質量星形成領域で形成された。産まれたての太陽系は、1998年にオリオン大星雲の観測中に発見された円偏光に飲み込まれる。片方向の円偏光の照射を受けた結果、アミノ酸に鏡像異性体異常が起こり、左型に偏ることとなった。左型のアミノ酸は小天体に取り込まれ、地球に隕石となって降り注いだ。その左型のアミノ酸が連結して、たんぱく質が生産されたのである。実際高温高圧条件でのアミノ酸の重合実験を行った結果、興味深い事実が判明した。タンパク質の元となるペプチドが,単純なアミノ酸 (グリシン、アラニン) により作り出されたいたのである。
エンケラドスの探査について解説したブースに立つ係員によると、地下内部から放射性崩壊による、熱源があるのではないか、と推測していた。
生命に必要なのは、水を含めた溶媒、有機物、エネルギーの3つである。エンケラドスには、地下10ｋｍに達する海の存在が指摘されている。私に説明していただいた係員は、エンケラドスの他にも、内海があるとされる木星の衛星エウロパが候補に上がると述べていた。メタンの降雨・蒸発を含め大気循環のある土星の衛星タイタンについては、情報不足と答えていた。探査機を駆使して、我々人が、子供の頃から疑問を抱く「地球外生命」の存在に迫っている。
JAXAは、世界で始めて、探査機を飛ばして、天体から物質を地球に持ち帰る「サンプル・リターン計画」を成功した。次の目標は、火星の衛星フォボスとダイモスである。フォボスと火星の距離は9300ｋｍ、公転周期は7時間39分、年に1,8ｃｍずつ接近する。やがてロッシュ限界を超えて、消滅する。対してダイモスは火星からの距離23000ｋｍ、毎年少しずつ遠ざかることにより、いずれは太陽の周りを回る小惑星になる。JAXAは探査機ＭＭＸを2024年内に打ち上げ、フォボスとダイモスの物質を採取し、地球に持ち帰る計画を立てた。2025年に火星軌道に突入し、2029年に地球に帰還する予定である。探査機が降り立って、サンプルを持ち帰ることにより、2つの火星の周りを回る不規則衛星の起源を明らかにする。
JAXA淵野辺キャンパスは、各ブースごとに研究者が立ち、パネル展示の内容を解説しながら、丁寧に疑問に答えてくれた。職員に採用されるには、理系の大学院へ出て、博士論文を発表したうえで、高倍率の採用試験に臨む。選抜試験を潜り抜けた精鋭達は、自身を持って仕事をしていた。科学の発展により、人類は小惑星の成り立ちを明らかにし、地球外生命の存在を明らかにするべく、研究を重ねている。
4 小山田緑地へ
過去に 四季を紹介した日記 2018年11月30日付 https:/
園内の地図 https:/
午後4時過ぎにJAXA相模原キャンパスから、自転車でそのまま多摩市に程近い町田市北部の小山田緑地に向った。西向きに視界が開けた本園・みはらし広場では、尾根沿いに位置する町田市図師町の背後から、相模原キャンパスに程近いJR淵野辺駅周辺のビルがのぞく。丹沢の峰々から、台形の形をした富士の頂も顔を出していた。日没前には、沈みゆく夕日の淡い射光が、そよ風に揺れるススキをやさしく照らす。
11月7日（火）と8日（水）は、ダイヤモンド富士の日だった。7日は微妙に雲がかかっていたことにより、撮影は難しかった。対照的に8日は、綺麗に空が晴れ上がっていた。
写真＝8日 16時23分
8日には、大勢の人たちが集り、それぞれカメラやスマホをかざして、ススキを前景に、富士山の真上に沈む夕日を見つめていた。ちょうど陽が落ちる瞬間は、まばゆい明かりにより、山並みは見えにくくなる。撮影後、ファインダーの中を確認して、写っていたことに気付かされた。
3日（金・祝）、天気に恵まれた休日、日暮れ時にも、シートを広げてのんびりとくつろぐ若者グループや、カメラをスタンバイする一組の夫婦の姿があった。太陽が沈むと、尾根沿いの住宅地から明かりが灯る。光量は少ないとはいえ、人々の生活観を肌で感じられる。
写真＝16時56分 写真＝17時16分
液体の水に恵まれた地球は、きわめて珍しい惑星であることは事実である。とりわけ日本列島は、四季が豊かで、水資源にも恵まれた。季節ごとに花が咲き、葉っぱの色合いも変わる。日々の生活に追われていると、我々はいかに宇宙で稀有な存在なのか、忘れてしまう。優れた知能を生かして、過去の歴史を辿り、未来を考察する力を秘めている。第2の地球は果たして存在するのか、究極の謎に迫っている。
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