101955 ベンヌ

ベンヌという名前は、 2012年にアリゾナ大学、惑星協会、LINEARプロジェクトが主催した「小惑星に名前を付けよう！」コンテストに世界数十カ国から寄せられた8000件以上の学生の応募作品の中から選ばれました。 ^{[ 1 ] [ 28 ]}ノースカロライナ州の小学3年生、マイケル・プジオが、エジプト神話の鳥ベンヌにちなんでこの名前を提案しました。プジオにとって、 TAGSAMアームを伸ばしたOSIRIS-REx探査機は、通常サギとして描かれるエジプトの神に似ていました。^{[ 1 ]}

その特徴は、神話に登場する鳥や鳥のような生き物にちなんで名付けられている。^{[ 29 ]}

2005年のベンヌの測光観測により、会合周期が明らかになった。4.2905 ± 0.0065  h。炭素質小惑星のサブカテゴリーであるB タイプに分類されます。偏光観測によると、ベンヌは、通常彗星の特徴と関連付けられる炭素質小惑星の珍しいFサブクラスに属しています。 ^{[ 8 ]}位相角の範囲にわたる測定では、位相関数の傾きが 0.040 等級/度であることが示され、これはアルベドの低い他の地球近傍小惑星と同様です。^{[ 38 ]}

OSIRIS-REx 以前、分光法は CI および/または CM 炭素質コンドライト隕石との対応を示しており、[ 39 ] [ 40 ^{] [ 41 ]炭素質コンドライト鉱物}である磁鉄鉱も含まれる。^{[ 42 ] [ 43 ] [ 44 ]}磁鉄鉱はスペクトル的に顕著な^{[ 45 ] [ 46 ]}水の産物^{[ 47 ] [ 48 ] [ 49 ]}だが熱で破壊される^{[ 49 ]ため、OSIRIS-REx スタッフ[ 53 ]}を含む天文学者^{[ 50 ] [ 51 ] [ 52 ]}にとって重要な指標となっている。

OSIRIS-RExの主任研究員であるダンテ・ラウレッタ氏^{[ 54 ]}によると、「ベンヌは非常に水が豊富なターゲットのようで、水は小惑星から採掘できる最も興味深く、おそらく最も収益性の高い商品です」^{[ 55 ] [ 56 ] 。}

事前に予測されていた通り、^{[ 57 ]}ダンテ・ラウレッタ（アリゾナ大学）は、OSIRIS-RExがまだ技術的に接近中であった時点で、ベンヌは水が豊富で既に検出可能であったことを改めて述べている。^{[ 58 ]}

OSIRIS-RExによる小惑星表面の予備的な分光調査により、磁鉄鉱と隕石と小惑星の関連性が確認されました。 ^{[ 59 ] [ 60 ] [ 61 ]}フィロケイ酸塩が主成分です。^{[ 62 ] [ 63 ] [ 64 ]}フィロケイ酸塩は、とりわけ水を保持します。^{[ 65 ] [ 66 ] [ 67 ]}ベンヌの水スペクトルは接近時に検出可能で、^{[ 60 ] [ 68 ]}外部の科学者によってレビューされ、^{[ 69 ] [ 45 ]}その後軌道上から確認されました。^{[ 42 ] [ 70 ] [ 71 ] [ 72 ]}

^{OSIRIS-RExの観測では、他の形態を無視して、1つの形態だけで約7 × 10 8} kgの水が存在するという（自称）控えめな推定値が得られました。これは約1重量％の水含有量であり、実際にはもっと多い可能性があります。これは、ベンヌのレゴリスの下に一時的な水のポケットが存在することを示唆しています。表面の水は採取されたサンプルから失われる可能性があります。しかし、サンプルリターンカプセルが低温を維持すれば、最大の（センチメートルスケールの）断片には測定可能な量の吸着水とベンヌのアンモニウム化合物の一部が含まれている可能性があります。^{[ 72 ]}他の形態の水貯蔵を含めた別の推定値は6.2重量％です。^{[ 73 ]}

NASAと大学のサンプル施設は、水と有機化合物が豊富であると予測されるサンプルを確保、研究、管理する準備を進めている。^{[ 74 ] [ 75 ] [ 76 ]}

ドイツのSAL（試料分析研究所）は、リュウグウ、ベンヌ、その他の大気のない天体から宇宙化学水を受け取る準備をしている。 ^{[ 77 ]}

ベンヌは活発な小惑星であり、^{[ 78 ] [ 79 ] [ 80 ] [ 81 ]}散発的に粒子の噴煙^{[ 82 ] [ 83 ]}や、最大10 cm (3.9インチ) ^{[ 84 ] [ 85 ]} (数十マイクロメートルと定義される塵ではない) を放出している。 ^{[ 86 ] [ 87 ]}科学者たちは、これらの放出は熱による破砕、フィロケイ酸塩の脱水による揮発性物質の放出、地下水のポケット^{[ 72 ]} 、および/または隕石の衝突^{[ 85 ]}によって引き起こされる可能性があると仮説を立てている。  

OSIRIS-RExが到着する前、ベンヌはヘール・ボップ彗星や岩石彗星である3200ファエトンと一致する偏光を示していた。^{[ 8 ]}ベンヌ、ファエトン、および活動していないマンクス彗星^{[ 88 ]}は、活動的な小惑星の例である。^{[ 89 ] [ 90 ] [ 80 ]}特に青色を示すB型小惑星は、休眠彗星である可能性があり、^{[ 91 ] [ 92 ] [ 93 ] [ 94 ] [ 72 ]}リュウグウに似ているが、より初期の段階にある。^{[ 95 ]} IAUがベンヌを二重ステータスの天体と宣言した場合、その彗星の指定はP/ 1999 RQ ₃₆ (LINEAR)となる。 ^{[ 96 ]}

小惑星ベンヌが粒子を放出

2019年1月6日

2019年に発生した4つの噴出現象における粒子の軌跡（動画；0:43）

2019年1月19日

OSIRIS-RExミッション^{[ 85 ] [ 34 ] [ 97 ]}

小惑星ベンヌのレゴリス表面

OSIRIS-RExが高度約1.8km  （1.1 マイル）から撮影した、ベンヌの北半球の広角画像。

OSIRIS-RExが撮影した、ベヌーのレゴリスに覆われた表面

OSIRIS-RExが着陸時に撮影したナイチンゲール試料採取地点。フレーム中央にある円形のTAGSAMヘッドは直径0.30 メートル（1フィート）である。 

ベンヌのすべての地質学的特徴は、さまざまな鳥類や神話上の鳥のような人物にちなんで名付けられています。^{[ 29 ]}最初に命名されたのは、OSIRIS-RExのサンプル採取候補地の最後の4つで、2019年8月にチームによって非公式に命名されました。^{[ 98 ]} 2020年3月6日、IAUは、リージョン（広範な地理的地域）、クレーター、ドルサ（尾根）、フォッサ（溝または溝）、サクサ（岩や巨礫）を含む、ベンヌの表面の12の特徴に対する最初の公式名を発表しました。^{[ 99 ]}

分析の結果、ベヌーの表面を構成する粒子は緩く詰め込まれており、互いに軽く結合していることがわかった。「探査機は、小惑星の表面から塵や岩石を採取した直後にスラスタを噴射して後退しなければ、ベヌーに沈んでいたでしょう。」^{[ 100 ]}また、分析により、太陽の熱によってベヌーの岩石が破壊されるのに、これまで考えられていた数百万年ではなく、わずか1万年から10万年しかかからないことも明らかになった。^{[ 101 ]}

候補サンプル採取場所

OSIRIS-RExミッションチームがMapCamとOVIRSの両方のデータを使用してベヌーの表面を徹底的に分析した結果、サンプル採取の候補地としてナイチンゲール、キングフィッシャー、オスプレイ、サンドパイパーの4箇所が選定されました。その中で、ナイチンゲールは表面の他の部分と比較してスペクトル赤みが強かったため（より新しい、または露出の少ない地形を示している）、最終的に選ばれました。^{[ 102 ]}さらに、宇宙船の降下に関する安全評価テストにも合格しました。

2019年12月12日、ベンヌの表面マッピングを1年間行った後、目標地点が発表された。ナイチンゲールと名付けられたその地域は、ベンヌの北極付近にあり、より大きなクレーター内の小さなクレーターの中にある。オスプレイはバックアップのサンプル採取地点として選ばれた。^{[ 104 ]}

IAUは特徴を命名した。

平均して、直径500 m (1,600フィート、0.31マイル)の小惑星は、約 13 万年に一度地球に衝突すると予想されます。^{[ 118 ]} 2010 年にAndrea Milaniと共同研究者によって行われた力学的研究では、2169 年から 2199 年の間に Bennu が地球に 8 回衝突する可能性があると予測されました。衝突の累積確率は、当時よくわかっていなかった Bennu の物理的特性に依存しますが、8 回すべての遭遇で 0.071% を超えないことがわかりました。^{[ 119 ]}著者らは、101955 Bennuの地球衝突確率を正確に評価するには、詳細な形状モデルと、ヤルコフスキー効果の大きさと方向を決定するための追加の観測 (地上または天体を訪れる宇宙船から) が必要であることを認識しました。   

1999年、2005年、2011年に取得されたレーダー観測に基づく形状モデルと天体位置測定法の発表^{[ 27 ]}により、ヤルコフスキー加速の推定精度が向上し、衝突確率の評価も改訂されました。2014年時点で、衝突確率の最良推定値は、2175年から2196年までの期間における累積確率が0.037%でした^{[ 120 ]。}これは、パレルモ尺度で-1.71の累積評価に相当します。衝突が発生した場合、衝突に伴う予想される運動エネルギーはTNT換算で1,200メガトンとなる（比較のために、これまで実験された中で最も強力な核兵器であるツァーリ・ボンバのTNT換算は約54メガトン^{[ 10 ]}、記録された歴史上最もエネルギーの高い衝突事象であるツングースカ大爆発のエネルギーは3～5メガトンと推定されている^{[ 121 ]}が、別の推定では20～30メガトン^{[ 122 ]}）。

2021年の軌道解では、仮想衝突天体の範囲が2200年から2300年に延長され、累積パレルモ衝突危険度スケールの評価がわずかに上昇して-1.42となった。この解には、小惑星帯全体の質量の約90%を占める343個の他の小惑星の推定重力効果が含まれている。^{[ 11 ]}

ベンヌは2060年9月23日に地球から0.005 au (750,000 km; 460,000 mi) の距離を通過します^{[ 1 ]。}比較のために、月の平均軌道距離（月距離）は384,402 km (238,856 mi)であり、50年後には384,404 kmにしか変わりません。ベンヌは暗すぎて、一般的な双眼鏡では見えません。^{[ 123 ]} 2060年の接近により、2135年の接近にずれが生じます。2135年9月25日、地球への接近距離は0.00136 au (203,000 km; 126,000 mi) ±20,000 kmです。^{[ 1 ]} 2135年に地球に衝突する可能性はありません。^{[ 124 ] [ 10 ]} 2135年の接近により多くの変動線が生じ、ベンヌは2135年の通過中に重力キーホールを通過する可能性があり、将来の遭遇時に衝突シナリオが発生する可能性があります。キーホールはすべて幅約20 km未満で、中にはわずか5メートル幅のキーホールもあります。^{[ 125 ]}           

ラウレッタらは2015年にコンピュータシミュレーションの結果を報告し、101955ベンヌは他の原因で破壊される可能性が高いと結論付けた。

ベンヌの軌道は、すべての地球近傍小惑星（NEO）と同様に、本質的に力学的に不安定です。ベンヌの将来の進化と数百年後の運命について確率的な洞察を得るために、水星と海王星の重力摂動を含めて、 1,000 個の仮想「ベンヌ」を 300 Myr の期間にわたって追跡しました。私たちの結果は、ベンヌが太陽に落下する確率が 48% であることを示しています。ベンヌが太陽系内から弾き出される確率は 10% で、おそらく木星との接近遭遇の後です。惑星の衝突確率が最も高いのは金星 (26%) で、次いで地球 (10%)、水星 (3%) です。ベンヌが火星に衝突する確率はわずか 0.8% で、ベンヌが最終的に木星と衝突する確率は 0.2% です。^{[ 110 ]}

地球からの最小軌道交差距離が小さい活動的な小惑星であるベンヌは、弱い流星群の母天体である可能性がある。ベンヌの粒子は、9月25日頃に南天のちょうこくしつ座から放射されるだろう。^{[ 126 ]}流星は肉眼で見える限界に近いと予想され、天頂時間当たりの流星数は1未満にとどまるだろう。 ^{[ 126 ]}

NASAのニューフロンティア計画のOSIRIS -RExミッションは、2016年9月8日に小惑星101955ベンヌに向けて打ち上げられました。2年間の旅を経て、2018年12月3日に探査機は小惑星ベンヌに到着しました。 ^{[ 17 ]}その1週間後、アメリカ地球物理学連合秋季大会で、研究者たちはOSIRIS-RExが小惑星の表面に含水鉱物の分光学的証拠を発見したと発表しました。これは、ベンヌの母天体が分離する前に液体の水が存在していたことを示唆しています。^{[ 127 ] [ 5 ]}

2020年10月20日、OSIRIS-RExは小惑星に降下し、サンプル採取に成功しながら「ポゴスティックのように飛び降り」^{[ 19 ]した。 [ 128 ]} 2021年4月7日、OSIRIS-RExは小惑星の最終フライオーバーを完了し、ゆっくりと小惑星から離れ始めた。^{[ 129 ]} 2021年5月10日、OSIRIS-RExは小惑星サンプルを保持したまま離脱を完了した。^{[ 24 ]} OSIRIS-RExは2023年にパラシュートによるカプセル投下によってサンプルを地球に持ち帰り、最終的には2023年9月24日に宇宙船からユタ州の地表に落下した。 ^{[ 130 ] [ 19 ]}

サンプル容器が回収され、テキサス州ヒューストンのジョンソン宇宙センターの気密室に移された直後、容器の蓋が開けられた。科学者たちは、最初の開封時に「OSIRIS-REx科学容器の航空電子機器デッキに黒い塵と破片が見つかった」とコメントした。さらなる研究が計画されている。2023年10月11日、回収されたカプセルが開けられ、小惑星サンプルの内容物の「最初の観察」が行われた。^{[ 131 ]} 2023年12月13日、持ち帰られたサンプルのさらなる研究が報告され、有機分子と、その組成と構成をよりよく理解するためにさらなる研究が必要な未知の物質が明らかになった。^{[ 132 ] [ 133 ]} 2024年1月11日、NASAは、3か月の試みの末、小惑星ベンヌからのサンプルが入った回収容器をようやく完全に開けたと報告した。^{[ 134 ] [ 135 ] [ 136 ]}回収された物質の総重量は121.6 g (4.29 oz)で、ミッションの目標の 2 倍以上でした。^{[ 137 ]} 2024 年 5 月 15 日、回収されたサンプルの予備分析研究の概要が報告されました。^{[ 25 ]}  

小惑星ベンヌは、OSIRIS-REx選定委員会によって50万個以上の既知の小惑星の中から選ばれた。選定の主な制約は地球に近いことであり、近いということは地球軌道から物体に到達するのに必要な推力（Δv）が小さいことを意味する。 ^{[ 138 ]}基準では、離心率が低く、軌道傾斜角が小さく、軌道半径が小さい小惑星が規定されていた。0.8～1.6 au 。^{[ 139 ]}さらに、サンプルリターンミッションの候補となる小惑星は、表面に緩いレゴリスが付着している必要があり、これは直径が200メートル以上であることを意味します。これより小さい小惑星は通常、回転速度が速すぎて塵や小さな粒子を保持できません。最後に、初期太陽系由来の原始的な炭素物質（揮発性分子や有機化合物を含む可能性あり）を持つ小惑星を見つけたいという要望により、候補はさらに絞り込まれました。

上記の基準を適用した結果、5つの小惑星がOSIRIS-RExミッションの候補として残り、潜在的に危険な軌道を持つベンヌが選ばれた。^{[ 139 ]}

•   オシリス・レックス– 101955 ベンヌ–地球    
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  2016年8月9日から2023年9月24日までの太陽系における軌道
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  2018年12月25日からの101955ベンヌ周辺の軌道
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  ベヌーに着陸

OSIRIS-RExミッションは、2023年9月にベンヌから約120グラムの物質を地球に持ち帰ることに成功した。持ち帰られた物質は、主に非常に暗く、反射率はベンヌの表面の観測と一致しているが、明るい内包物や粒子も含まれている。サンプル中の粒子サイズは、サブミクロンサイズの塵から長さ約3.5cmの岩石まで、広範囲に及ぶ 。鉱物学的分析によると、サンプルは含水鉱物、特にMgに富むフィロケイ酸塩が豊富であり、リモートセンシングデータからの予測を裏付けている。その他の主要成分には、磁鉄鉱、硫化物、炭酸塩、有機化合物が含まれる。予想外の発見は、一部のサンプルにリン酸塩鉱物が存在することであり、一部の粒子では脈状や皮膜状にMg、Naに富むリン酸塩が見つかった。^{[ 140 ]}

ベンヌ試料の元素組成はCIコンドライト隕石のものとよく似ている。しかし、ベンヌ物質はいくつかの異なる同位体比を示している。平均酸素同位体組成は、ベンヌをCIおよびCYコンドライト、そして小惑星リュウグウの試料と同じ酸素3同位体空間の領域に位置づけている。試料の炭素含有量（4.5～4.7重量%）は、既知の隕石やリュウグウ試料で見られるものよりも高い。試料中に太陽系形成以前の粒子が存在することは、物質の一部が太陽系形成以来ほとんど未加工のまま残っていることを示している。太陽系形成以前の炭化ケイ素とグラファイトが同定され、その存在量は52 +12 −10  ppmおよびそれぞれ12 +7 −5  ppmで、加熱されていないコンドライトサンプルと同様である。^{[ 140 ]}

証拠は、サンプルがベヌーの表面にある少なくとも2つの異なる岩石から採取されたものであることを示唆している。3つの主要なタイプの粒子が特定された：丘状、角張った、斑点状。これらは明確な密度を示し、丘状粒子の平均密度が最も低い（1.55 ± 0.07  g/cm ³ ) および斑点粒子が最も高い (1.77 ± 0.04  g/cm ³ )。サンプルのスペクトル分析では、ベヌーの全球スペクトルと比較して 0.4 ～ 2.5 μm の傾斜がより赤みを帯びており、これはサンプル物質と小惑星の表面との間で粒子サイズ、表面テクスチャ、または宇宙風化に違いがあることを示している可能性があります。^{[ 140 ]}

2023年11月3日以降、サンプルの一部は国立自然史博物館（ワシントンDC）の隕石ホールに展示されている。 ^{[ 141 ]}サンプルの別の部分は、2024年10月14日から18日までイタリアのミラノで開催された国際宇宙会議 でNASAによって展示された。^{[ 142 ] [ 143 ]}

2025年1月、ベンヌから持ち帰られたサンプルには、DNAとRNAの必須構成要素である5つの核酸塩基（アデニン、チミン、シトシン、グアニン、ウラシル）を含む、炭素と窒素を豊富に含む幅広い有機化合物が同定されたと報告された。地球上の生物のタンパク質を構成する20種類のアミノ酸のうち14種類も存在したが、地球上の生物に見られるアミノ酸とは異なり、ベンヌのアミノ酸は混合キラリティを持っていた。^{[ 144 ] [ 145 ] [ 146 ] [ 105 ] [ 147 ]}