岩石惑星の謎を探る

地球は生きています。活動し、絶えず変化しています。そして地球誕生以来、地表も動き続けています。大陸プレートは互いに離れたり接近したりして、現在の山脈や海、平地が生まれました。地球の原型は、文字通り何一つ残っていません。永遠に変化し続けているのです。

そこで、初期の地球ついて詳しく知ろうとする地質学者たちが注目したのが火星です。この赤い惑星には大陸プレートが存在せず、したがって地質的な活動もほとんど見られません。かつて湖や川があったことが分かってはいますが、地表の様子は40億年前と全く同じです。地球とほぼ同じような誕生プロセスを経て生まれた火星がなぜ地球とは全く異なるのか、研究者はそこに興味を抱いているのです。地球と火星は流体の火球とは異なる変化を遂げて、岩石惑星とも呼ばれる地球型惑星へと進化しました。その過程は、重い金属が中心に沈んで赤熱する鉄の核が形成されるところから始まります。

核の上にはマントルの層ができ、さらにマントルは地殻に覆われ、地殻が冷却固化して今の地球が形成されました。また地球と火星にくわえて、金星と水星は太陽系の岩石惑星に数えられます。一方、木星、土星、天王星、海王星は巨大ガス惑星に分類されます。

ドリルが自分で地面を掘削
火星とその構成や構造に関する理解を深めることを目的として、アメリカ航空宇宙局NASAは2016年に火星へロボット探査機を送る予定です。「InSight（インサイト）」と名付けられたこの探査機は、着陸後はその地点に固定され、そこから移動することはありません。また、探査機には地震計が搭載されており、地盤の揺れや隕石の衝突による地震活動を記録します。

くわえて、この探査機には地下5 mの深さまで掘削して地中の温度変化を測定するHP3という機器も搭載されています。このドリル状の機器を開発者たちは「モグラ」という愛称で呼んでいます。簡単に説明すると、これは「針が自分で地面に入っていくようなもの」と、 HP3を開発したドイツ航空宇宙センターのプロジェクトマネージャ、ユディット・イェンヒェン氏は説明します。「モグラ」の内部にはマクソンのドライブシステムが搭載されています。このミッションの過酷な条件に耐えることができるように、このシステムはDCX 22モータとプラネタリギアヘッドGP 22 HDから構成されています。そもそも火星は温度変動が激しく、猛烈な砂嵐が吹く上に大気も薄く、電気機器にとってあまり好ましい環境ではありません。また、DCモータに最大400 gの力がかかることも忘れてはなりません。モータが回転することによりスプリングが張られ、それが急速に解放されるときに下方向へ打ち込む力が作用します。このようにして、ドリルは数時間かけて 少しずつ地下へと掘り進んで行きます。そして目的地に達すると、そのまま地中にとどまります。

研究に役立つ温度プロファイル
「モグラ」は測定用の温度センサが接続されたケーブルと一緒に地下へ潜ります。そして、2年間に渡り火星地中の正確な温度プロファイルを作成し、地表の熱流量を調べるための貴重なデータを集めます。「このデータは惑星の特性を把握するのに欠かせない重要なパラメータです」とユディット・イェンヒェン氏は説明します。さらに、「モグラ」の掘削速度のデータも地盤の透水性や密度について知る手がかりを与えてくれます。この2つのデータは地球物理学にとって非常に興味深いものです。イェンヒェン氏は続けて「このデータをもとにして、岩石惑星の形成や進化についての理解が深まることが期待されます」と述べています。
 

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