彗星の通過: 太陽系中心部の離心軌道

彗星: 太陽系の境界からの使者

彗星は、太陽系の中で最も古く、最も原始的な天体の 1 つです。オールトの雲やカイパーベルトからやって来たそれらは非常に偏心した軌道をたどり、時には地球の軌道を横切ることもあります。それらが太陽に近づくと、その氷の核が昇華し、太陽風に押されて毛（コマ）と壮大な尾を形成します。この現象により、彗星は大規模な重力力学の貴重な指標となるだけでなく、元の太陽系星雲の化学的証拠にもなります。

地球に対する彗星の形成: 初期太陽系のタイムカプセル

トレーニングのタイムライン

彗星はおよそ形成されました46億年、最初の瞬間に原始惑星系円盤地球が最終的に形成されるずっと前に、若い太陽の周りを取り囲んでいました。それらの起源は、主に太陽系の寒い外側の領域での揮発性の塵と氷の粒子の合体にあります。カイパーベルト（短周期彗星の場合）そしてオールトの雲(長周期彗星の場合)。

フィジカルトレーニングのプロセス

その形成を制御する物理的プロセスには、マイクロメートル粒子の低速衝突による降着、水氷、CO、CO の凝縮が含まれます。₂太陽星雲内で合成された、または星間物質から受け継いだ複雑な有機分子の保存だけでなく、その他の揮発性化合物も保存されています。これらの氷の天体は、重大な熱変化や内部分化をほとんど受けておらず、ほぼ原始的な状態となっています。

地球の形成との比較

地球は、少し遅れて、太陽​​円盤内部の暖かい領域に岩石微惑星が降着して形成されました。45.4億年。したがって、彗星が表すのは、タイムカプセル原始太陽系の中に、地球の出現以前の化学元素とプレバイオティクス分子が残っています。したがって、彼らの研究により、地球生命の出現よりずっと前の、惑星系の創成期に広まっていた物理化学的条件に戻ることが可能になります。

彗星: 非常に楕円形で、放物線状の軌道を描く

軌道がほぼ円形である惑星とは異なり、彗星の軌道は非常に細長くなります。離心率 \(e\) は 1 に近づく可能性があり、その軌道は非常に楕円形 (ハレー彗星 \(e \ほぼ 0{,}97\) のような周期彗星) から放物線または双曲軌道 (C/2012 S1 ISON のような非周期彗星) まで多岐にわたります。その周期は数年から数百万年まで変化します。それらの軌道は主に、巨大な惑星との重力相互作用と、オールトの雲を乱す近くの星の通過によって影響を受けます。

有名な彗星の軌道特性表

ソース ：NASA JPL 小型天体データベース  |  NASA ADS - 天体物理学データ システム

彗星の物理的パラメーター: 構造、密度、および挙動

彗星の内部構造

彗星は、揮発性の氷（H）の不均一な混合物で構成される天体です。₂お、こ、こ₂、CH₃OH…)、鉱物粉塵 (非晶質または結晶質のケイ酸塩)、複雑な有機化合物および金属粒子。それらの内部構造は、「宇宙の砂の城」と形容される多孔質集合体の構造に似ています。

ロゼッタミッションにより、チュリュモフ・ゲラシメンコ彗星67P/ゲラシメンコ彗星の核は一枚岩ではなく、2つの異なる突出部から構成されており、おそらく2つの天体の低速降着によるものであることが明らかになった。表面の地層の分析は、殻またはフィラメントの層状化を示唆し、原始惑星系円盤における原始的な蓄積の過程を明らかにします。

彗星の密度と空隙率

ロゼッタによって測定された 67P の平均密度は約0.53g/cm3、コンパクトな水の氷のわずか半分であり、70% を超える内部空隙率を示しています。この低密度は、コアの圧縮が不十分であり、大幅な溶融または熱アニーリングに適合しないことを示す強力な指標です。

探査機からの重量測定とレーダー画像により、おそらく揮発性物質の分布や内部破壊と相関している密度の局所的な変化を区別することが可能になりました。大きな空洞は検出されず、巨視的ではなく微視的な多孔性の仮説が確認されました。

彗星の熱的および動的挙動

彗星の挙動は、軌道離心率と太陽からの距離によって強く支配されます。近日点に近づくと、温度の急激な上昇により表面の氷の昇華が引き起こされ、内部圧力が発生してガス噴流、崩壊、亀裂が発生する可能性があります。

ディープ・インパクトとロゼッタのミッションは、照らされた半球と彗星の夜に浸った半球の間の非対称な活動を浮き彫りにした。これらの熱の影響は、彗星のレゴリスの低い熱慣性によって増幅されます。核の回転は、時には無秩序に、断片化を促進する機械的応力のサイクルを生成する可能性があります。

最近の物理モデルは、地形、軌道進化、長期的な脱ガスを、彗星の活動を失い不活性物体（絶滅した​​小惑星や休眠彗星）に導く進行性の浸食のダイナミクスに関連付けようとしている。

彗星：地球にとってのリスク？

彗星の接近は壮観ですが、潜在的に危険な出来事です。 彗星の衝突は小惑星の衝突と比べてまれですが、その非常に高い相対速度（最大 70 km/s）により、破壊的な運動エネルギーが与えられます。 彗星の破片の仮説上の影響は、特定の絶滅シナリオで考慮されています。

彗星と生命の化学元素

太陽系外縁の寒い地域で形成された彗星には、氷、ケイ酸塩、豊富な有機化学物質が含まれています。これらの小さな天体は、原始太陽星雲に起源を持つプレバイオティクス分子を無傷で保存しており、宇宙化学の最初の段階の貴重な証人となっています。

ミッションで収集したダストの分析スターダスト彗星 81P/ワイルド 2 では、以下を含む多数の有機化合物の存在が明らかになりました。メタノール(CH₃おお）、 のホルムアルデヒド(H₂CO）の、ギ酸(HCOOH)、 同様に多環芳香族炭化水素 (PAH)。これらの分子は、単純なアミノ酸の前駆体である可能性があります。

アミノ酸の検出

炭素質隕石（マーチソンなど）の分光分析により、アミノ酸(グリシン、アラニン、イソバリン...)、これらの分子が彗星または小惑星起源である可能性があるという仮説を強化しました。 2009 年には、NASAはグリシンの存在を確認した精製され、地球上の汚染が除去された後のスターダスト粒子。

使命ロゼット着陸船に搭載されたCOSAC分光計を使用フィラエ、67P/チュリュモフ・ゲラシメンコ彗星でいくつかの有機化合物を特定しました。その中で：グリシン(NH₂CH₂コー）、リン(DNA の重要な要素)、複数のアミンやニトリルと同様に、太陽系の初期に複雑な有機化学がすでに存在していたことを示唆しています。

生命の外因性起源？

これらの発見は、いわゆる次の仮説を補強します。化学的パンスペルミア症、それによると、生命の基本的な構成要素（生命そのものではない）が、衝突後期（約38億年）の間に彗星によって地球にもたらされた可能性があります。したがって、彗星は地球上のプレビオトープの有機化合物の濃縮に役割を果たしたであろう。

しかし、彗星衝突時の温度と圧力の条件は依然として疑問を引き起こします。これらの分子の安定性大気圏突入時。実験室実験 (例: STONE または ESA COMET プロジェクト) では、特定のアミノ酸が保護鉱物マトリックスに埋め込まれていれば、これらの極限条件でも生き残ることができることが示される傾向があります。

彗星で検出された有機分子の表