小惑星の形成：宇宙塵から小さな岩石天体へ

小惑星の形成

原始太陽系の証人としての小惑星

小惑星は、太陽系形成の化石的証人です。これらは、誕生以来ほとんど熱的および機械的変化を受けていない原始天体を表しています。その化学組成と同位体組成は、原始惑星系円盤の初期条件や最初の集積過程について貴重な手がかりを提供します。

塵の凝集と微惑星の形成

原始惑星系円盤では、宇宙塵が静電気力や弱い衝突を通じて相互作用します。マイクロメートルサイズの粒子が集まり、ミリメートルサイズ、センチメートルサイズの塊となり、最終的に微惑星の大きさに達します。成長は均一ではなく、円盤の重力不安定性や乱流渦などの効果によって調節されます。

集積、衝突、小惑星の多様性

最近の数値シミュレーションによると、これらのメカニズムは数千年で数キロメートルの天体の形成を加速させる可能性があります。衝突は、物質の集積を可能にする建設的なものと、天体を部分的に破壊し再集積破片を形成する破壊的なものの両方です。この凝集と破砕のサイクルが、現在主帯やトロヤ群で観測される多様性につながりました。

小さな小惑星の豊富さ

小惑星の個体群は、直径数メートルから数キロメートルの小さな天体が支配的です。これらの小さな小惑星は、大きな微惑星や大型小惑星に比べて極めて数が多いです。この分布は、衝突による継続的な破砕と、最も質量の大きな天体における限られた集積過程の結果です。主帯には数十億の小さな小惑星が存在し、岩石と金属の断片の真の「雲」を形成しています。その豊富さは、これらの天体が地球の軌道を横切る際に発生する隕石の高い頻度の一部を説明しています。

注：
NEAR ShoemakerやOSIRIS-RExなどの宇宙ミッションから得られたデータは、小惑星の組成、密度、内部構造の直接測定を提供することで、これらのモデルを検証しました。

小さな小惑星のX線画像

小さな小惑星は単一の塊ではなく、ラブルパイルであり、小石から小さな家の大きさまでの破片の集合体です。この高い多孔性は、内部の凝集力が非常に弱く、主に重力と時折粒子間の静電気力によって維持されていることを意味します。

小惑星帯にはこれらの小さな天体の多様性が存在します。その構造は多くの内部亀裂や空洞が存在し、これらの天体を脆弱で衝突に敏感にしています。一部のラブルパイルの平均密度は固体岩石よりも低く、体積の最大50％が多孔質の空洞である可能性があります。

そのような小惑星では、人間の手が理論的に抵抗なく突っ込むことができます。この低い凝集力は、多くの小さな小惑星が衝突や重力フライバイ時に容易に破砕し、破片を生成し主帯の力学を変化させる理由でもあります。

注：
NEAR ShoemakerによるエロスやHayabusaによるイトカワのレーダー観測と密度測定は、多くの小さな小惑星が「ラブルパイル」構造であることを確認しました。