まもなく、おそらく4月30日、重量0.5トンの宇宙機が秒速約4km、時速約9,000マイルで、太陽に最も近い惑星である水星の表面に 突入する。この宇宙機はNASAの MESSENGER （「MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging」の略）で、2011年3月に水星を周回した史上初の宇宙機となった。
2004年に打ち上げられ、ジョンズ・ホプキンス大学応用物理学研究所が運用したMESSENGERは、10年間のミッションの最後に、NASAが「衝突」よりも好む表現である「軌道離脱」を行い、惑星に突入する。幅15mのクレーターができ、2024年に欧州の ベピコロンボ ミッションが水星に到達した際に調査される予定だ。しかし、それがMESSENGERをこのように処分する理由ではない。宇宙機は単に燃料を使い果たし、太陽の影響と水星の重力場のわずかな非対称性によって下方へ引き寄せられているのだ。
MESSENGERが水星で過ごした最初の3年間、ミッション管制チームは軌道の最低高度を水星表面から200～450kmに保った。2014年には高度100kmを下回ることを認め、時には30kmまで接近した後、貴重なヒドラジン燃料を使って軌道を引き上げた。しかし、 最後の6週間 は軌道の最低高度が5～35kmとなった。軌道を引き上げる燃料がなくなったため、ミッション管制チームは直近の3回、加圧ヘリウムを放出するという巧妙な方法でMESSENGERの軌道を引き上げたが、今やそれも尽きた。
太陽に最も近い岩石惑星
しかし、実に見事なミッションだった。水星へのそれ以前の唯一のミッションは マリナー10号で、1974～75年に3回のフライバイを行ったが、得られたのは不完全な姿にすぎなかった。MESSENGERは惑星全体を詳細に明らかにした。特に北半球では、 意図的に離心率を高めた軌道 によって最接近し、その後、表面温度400°Cから逃れるため上昇した。
現在明らかになっているのは、水星が 異質な惑星 であり、現在見つかる場所にはそぐわないように見えるということだ。岩石惑星としても密度が高く、惑星の80%超を占める鉄に富んだ核があることを示している。核の外側部分は今も溶融状態にあるはずだ。水星の磁場はそこで生成されるためであり、この特徴は地球と共通するが、金星、火星、月には見られない。
水星の内部構造の推定図。電気を通す外核のダイナモ運動によって磁場が生成される。
ロザリー
揮発性物質に富む惑星
MESSENGERが訪れる前は、異常に大きな核の上に薄い岩石質の殻を持つ水星について、太陽に近すぎて岩石がほとんど凝縮できない環境で成長した結果、あるいは惑星本来の岩石成分の大部分を剥ぎ取る壊滅的衝突の結果と説明されていた。MESSENGERのデータはその両方の説を否定し、水星が揮発性物質に富むことを明らかにした。揮発性物質は、衝突時の熱と激しさによって一般的な岩石物質以上に失われていたはずであり、あるいはそもそも存在していなかったはずである。
例として、表面の2～5%を占める硫黄や、カリウム、ナトリウムなどの軽金属がある。地形の大半は広大な古代の溶岩原からなる（地球の玄武岩に似ているが、マグネシウムに富み、鉄に乏しい）。これらは30億年以上前の古いものだが、MESSENGERの高解像度画像は、溶岩や衝突クレーターの底を貫く火山噴出孔も明らかにした。そこは、より最近の爆発的な火山噴火が起きた場所であることがはっきりしている。爆発的噴火を引き起こすには、惑星内部から逃げ出す膨張ガスが必要だ。これは水星が揮発性物質に富むことを示すさらなる証拠である。
そして「ホロー」と呼ばれる、これまで知られていなかった地形もある。これは急斜面と平らな底を持つ窪地で、水星表面の上部約10mがそっくり消失している。大気がないため、水星には表面を侵食する風がなく、地下空洞への崩落の兆候もない。したがって、地中の何かが蒸気になり、宇宙空間へ失われたと結論せざるを得ない。
この物質が何なのか、加熱によって固体から蒸気へ変化するのか（昇華と呼ばれる過程）、あるいは何らかの放射線によって化学結合が切れるためなのかは、分かっていない。これは、太陽系で最も小さく太陽に最も近い惑星がどこで、どのように形成されたのかを理解するため、いつか解き明かさなければならないジグソーパズルのもう一片である。
この記事は、 The Conversationとの協力により掲載されています。掲載は、世界経済フォーラムが見解を支持することを意味するものではありません。
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著者：デビッド・ロザリーは、 オープン大学の惑星地球科学教授です。
画像：NASAの水星表面・宇宙環境・地球化学・測距探査機（MESSENGER）が撮影した水星の画像。2015年4月16日に公開された、撮影日不詳の写真。ロイター／NASA／ジョンズ・ホプキンス。
