ベピコロンボが水星を新たな光で明らかに

水星周回軌道に投入されるまでMIO,MMO,MTMが三段重ねになってるべピコロンボ　MERTISがスイングバイ時に水星表面を撮影出来るように調整したから中赤外線で撮影出来た。以下、機械翻訳。

ベピコロンボが水星を新たな光で明らかに
2024年12月9日
欧州宇宙機関/科学と探検/宇宙科学/ベピコロンボ
2024年12月1日、ベピコロンボは5度目の水星通過を果たした。このフライバイで、ベピコロンボは中赤外線で水星を観測した初の宇宙船となった。新しい画像では、クレーターだらけの水星表面の温度と組成の変化が明らかになった。


ベピコロンボの5回目のフライバイ中の水星
水星は、太陽系の中では探査が最も進んでいない岩石惑星です。ベピコロンボは水星を訪れた3番目のミッションであり、2026年には水星の周回軌道に入る2番目のミッションとなります。これに先立つミッションは、1974年から1975年にかけて3回水星を通過したNASAのマリナー10号と、2011年から2015年にかけて水星を周回したNASAのメッセンジャーのみです。

ベピコロンボは水星まで8年かけて旅をしています。その途中で、地球、金星、水星の重力を利用して進路を定め、速度を落とします。2024年12月1日15時23分（中央ヨーロッパ時間）、ベピコロンボは水星の表面から37,626km上空を飛行しました。

このミッションでは、このフライバイを利用して、謎の惑星とその周辺に関するデータをさらに収集しました。惑星の「通常の」写真を数枚撮影し、周囲の空間の粒子と電磁場を測定したほか、このフライバイは、宇宙船が中赤外線の波長で水星を撮影した初めての機会でした。

このフライバイをユニークなものにしているのは、ドイツが主導する水星放射計および熱赤外線分光計、略して MERTIS です。

「MERTISによって、私たちは新たな境地を切り開き、水星の組成、鉱物学、温度についてより深く理解できるようになるだろう」と、ドイツのミュンスター大学のこの装置の主任研究員であるハラルド・ヒージンガー氏は指摘する。

ベルリンのドイツ航空宇宙センター (DLR) の共同主任研究員としてこの装置の開発と監督に協力したヨルン・ヘルバート氏は、次のように喜んでいます。「約 20 年の開発期間、水星のものと類似した高温の岩石の実験室での測定、ミッション期間中の一連のイベント全体の数え切れないほどのテストを経て、水星からの最初の MERTIS データが利用可能になりました。これは本当に素晴らしいことです。」


中赤外線で見た水星
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水星の謎の表面を新たな視点で観察
MERTIS の最初の水星画像は、約 26 ～ 30 km の地上解像度で、表面のどの部分が他の部分よりも中間赤外線で明るく輝いているかを明らかにしています。この画像は、カロリス盆地の一部と北半球の広大な火山平原の一部をカバーしています。

表面の明るさは、温度、表面の粗さ、クレーターの表面を構成する鉱物によって異なります。イメージング分光計は、波長 7～14 マイクロメートルの中赤外線に感度があり、この範囲は岩石を形成する鉱物の識別に特に適していることが知られています。

この画像では、マリナー 10 号がすでに観測し、メッセンジャーが詳細に観測した芭蕉衝突クレーターが強調されています。可視光画像では、芭蕉衝突クレーターに非常に暗い物質と非常に明るい物質の両方が含まれていることが示されています。MERTIS フライバイ観測では、クレーターが赤外線でも目立つことが明らかになっています。

「初めて MERTIS フライバイ データを見て、衝突クレーターをすぐに見分けられた瞬間は息を呑むほどでした。このデータセットには発見すべきことがたくさんあります。これまでこのような方法では観測されたことのない表面の特徴が私たちを待っています。BepiColombo の軌道段階に向けて MERTIS が準備できたことで、水星の地球規模の表面鉱物学の理解にこれほど近づいたことはありません」と、プロジェクト リーダーとして今回のフライバイの計画に尽力したベルリンの DLR 惑星研究所のソルマズ アデリ氏は語っています。

この小さな惑星の表面が何でできているかは、水星の多くの謎の 1 つです。ベピコロンボの水星惑星探査機に搭載された MERTIS やその他の機器は、メッセンジャーのデータと比較して、元素組成の精度と解像度が向上します。

メッセンジャーは、水星の鉄ニッケル核が異常に大きいにもかかわらず、表面に含まれる鉄の量は比較的少ないことを明らかにした。また、このミッションでは、水星が太陽に近い軌道を回っているにもかかわらず、蒸発しやすいいくつかの化学元素が異常に高濃度で存在していることも明らかになった。

関連する謎は、なぜこの惑星があんなに暗く見えるのかということだ。一見すると、水星のクレーターだらけの塵だらけの表面は月に似ているかもしれないが、その表面が反射する光は月の約3分の2しかない。

あなたはどれくらい輝いていますか？
MERTIS の測定結果を解釈するには、さまざまな鉱物が中赤外線でどのように光るか、またそれが温度によってどのように変化するかを正確に知る必要があります。水星の太陽に照らされた側は非常に高温になることがあります。MERTIS 放射計はフライバイ中に最高 420 °C の温度を測定しました。

2026年にベピコロンボが水星に到着する準備として、MERTISチームは研究室でさまざまな材料や鉱物の混合物をテストし、さまざまな温度に加熱して中赤外線波長でどのように光るかを測定してきました。

「水星の表面には驚くほど鉄分が乏しいため、私たちは鉄分を含まない天然鉱物と合成鉱物をテストしてきました」とソルマズ氏は説明する。「テストした材料には、水星の表面がどのようなものでできているかをシミュレートするための岩石形成鉱物も含まれています。」

MERTIS は、ドイツの産業界の参加を得て DLR で構築されました。 MERTIS チームは、ヨーロッパのいくつかの国と米国の多数の科学者で構成されており、フライバイのデータを共同で研究しています。 「素晴らしいチームと協力してデータを評価するのは本当に楽しいことです。そして、最高の瞬間はまだ来ていません。2026 年に水星の周回軌道に入ったとき、MERTIS はその潜在能力を最大限に引き出すことができるでしょう」とハラルドは言います。

軌道投入後、MERTIS は 500 メートルまでの解像度で水星表面の鉱物分布の地球地図を提供します。

巧妙なこっそり覗き見
MERTIS がミッションのこの初期段階ですでに観測を実行できたのは、機器ソフトウェアを巧みに再プログラムしたからにほかなりません。MERTIS は、いわゆる「惑星ポート」を通じて水星を観測し、「宇宙ポート」を通じて冷たい宇宙空間を観測してこのデータを較正するように設計されました。

しかし、ベピコロンボが2026年に水星に到着するまで、探査機の部品は「積み重ね」られ、MERTISの惑星ポートはブロックされています。再プログラミングのおかげで、その宇宙ポートは、今回のフライバイ中に水星に向かう途中でデータを生成するために使用できるようになりました。これはすでに月と金星のフライバイで成功していることが証明されており、チームは機器をテストし、それが生成するデータを較正することができました。

「MERTIS 機器から得られたこれらの魅力的で貴重な結果は、両方の探査機が水星の周回軌道上で運用されれば、ベピコロンボの科学ペイロード全体から得られると期待される素晴らしい結果のほんのさわりにすぎません」と、ESA のベピコロンボ プロジェクト サイエンティスト、ジェラント ジョーンズは述べています。


ベピコロンボの5回目の水星フライバイ
ベピコロンボについて
2018年10月20日に打ち上げられたベピコロンボは、ESAと宇宙航空研究開発機構（JAXA）の共同ミッションであり、ESAのリーダーシップの下で実施されます。これは、ヨーロッパ初の水星探査ミッションです。

このミッションは、ESA の水星惑星探査機(MPO) と JAXA の水星磁気圏探査機(Mio)の 2 つの科学探査機で構成されています。欧州水星輸送モジュール(MTM) が探査機を水星まで運びます。

2026年後半に水星に到着した後、探査機は分離し、2機の探査機は水星を周回する専用の極軌道へと移動します。2027年初頭に科学観測を開始し、両方の探査機は1年間の通常ミッションでデータを収集し、さらに1年間延長される可能性もあります。

すべての M-CAM 画像はPlanetary Science Archiveで公開されています。