海王星は風が強く、寒く、不可解な惑星です。さあ、出発しましょう！

NASAジェット推進研究所のミッションコントロールセンターは真夜中過ぎ、カール・セーガンは興奮で胸が高鳴っていた。ボイジャー2号は海王星に最接近し、10年に及ぶミッションを終えたばかりだった。その後、星間空間へと旅立ったのだ。太陽系の端に潜む謎の青い氷の巨星を訪れた最初の、そして今のところ唯一の宇宙船だ。

「私たちは太陽系の最前線、最後の惑星を目撃しているのです」と、セーガン氏はこの機会に集まったCNNのテレビクルーに語った。「この場の興奮は、私がこれまで見た中で最高です」

1989年8月25日、ボイジャー2号が海王星の大気圏上空わずか3,000マイルを通過するまで、科学者たちはこの惑星についてほとんど何も知りませんでした。彼らが発見したのは、時速1,000マイル以上の速さで海王星の周りを渦巻く、メタンを豊富に含む濃い雲に覆われた惑星で、太陽系で最も風の強い場所となっていました。当時、この惑星には地球ほどの大きさの嵐である大暗斑が存在していましたが、これは現在では消滅しています。ボイジャーはまた、海王星最大の衛星トリトンを鮮明に観測し、その表面から間欠泉が噴出しているのを観測しました。これは、トリトンが地殻変動的に活発で、おそらく広大な地下海が存在することを示唆していました。ボイジャー2号は、トリトンに加えて、海王星を周回する6つの衛星と4つのゴツゴツしたリングを発見しました。

ボイジャーの海王星への接近は、多くの疑問を解き明かしただけでなく、多くの疑問も生みました。しかし、それから30年、NASAは海王星への再訪を果たしていません。ケプラー宇宙望遠鏡のデータは、海王星や天王星のような氷惑星が銀河系で最も豊富な惑星の一つであることを示唆しており、NASAが海王星への再訪を強く推奨します。海王星への再訪は、惑星の形成とダイナミクスに関する理解を飛躍的に深める可能性がありますが、そのようなミッションを組織するための機会は急速に狭まりつつあります。

およそ12年ごとに、惑星の配置が変わり、地球から打ち上げられた海王星行きの宇宙船は木星の重力アシストを受けられるようになります。これにより、海王星への移動時間が約12年に短縮されます。木星の重力アシストを受けられる期間はわずか数年で、次に受けられるのは2020年代後半です。ジェット推進研究所の惑星科学者、マーク・ホフスタッター氏によると、問題は、旗艦的な惑星探査ミッションをまとめるのに通常約10年かかることです。つまり、NASAが次の重力アシストの期間を狙うには、海王星ミッションの計画を昨日から始める必要があったということです。

ホフスタッター氏によると、海王星への理想的な旗艦ミッションは、少なくとも10個の科学機器と大気探査機を搭載した大型宇宙船で構成されるという。これらの機器は、海王星に関する多くの根本的な疑問に答えるために用いられる。現在、科学者たちは海王星の質量の大部分が水であると考えているものの、確信には程遠いとホフスタッター氏は指摘する。さらに、海王星は我々が提唱する惑星形成の最良のモデルに当てはまらない。他のすべての惑星の形成を正確に再現するこれらのモデルに基づくと、海王星と天王星は木星と土星のような巨大ガス惑星のように膨張するはずだった。しかし、実際にはそうはならず、科学者たちはその理由を説明できずにいる。

「今のところ、これらの氷巨星が奇妙な存在であることは認識していますが、それが何でできているのか、どのように集まっているのか、そもそもなぜ存在するのかは分かっていません」とホフスタッター氏は言う。「しかし、銀河系のどこにでも氷巨星は存在します。ですから、こうした基本的な事実を理解することは、惑星がどのように形成され進化するのかという全体像の理解を大きく前進させるでしょう。」

ホフスタッター氏は、今後10年間で海王星への帰還ミッションが実現可能になると期待している。2017年には、海王星と天王星への様々なミッション提案を詳述した報告書を共同執筆した。この報告書は、NASAの次の惑星科学10年計画調査の策定に役立つだろう。この調査は、今後10年間の探査の優先順位を決定するものだ。10年計画調査の作業は来年開始され、2021年か2022年に完了する見込みだ。しかし、たとえ海王星へのフラッグシップミッションが優先事項として選定され、必要な資金が確保できたとしても、10年計画調査が終了するまでにミッションをまとめ上げ、重力アシストのタイミングに間に合わせるには、途方もない努力が必要となるだろう。

このジレンマを踏まえ、一部の惑星科学者は既に、太陽系外縁部への旗艦ミッションのあり方について議論を始めている。10年周期の調査で巨大氷惑星へのミッションが承認されれば、直ちに作業を開始できるからだ。ホフスタッター氏によると、特に魅力的な計画は、NASAと欧州宇宙機関（ESA）の共同ミッションだ。ESAは1月、探査機や海王星と天王星の探査を可能にする姉妹宇宙船、あるいはトリトンへの着陸機の開発など、NASA主導の巨大氷惑星ミッションに貢献できる方法の調査を完了した。「詳細を掘り下げ始めました」とホフスタッター氏は言うが、NASAが最終的にESAの計画を受け入れるかどうかは、10年周期の調査結果次第となるだろう。

ホフスタッター氏は、時間的制約を考慮すると、ミッションの規模を縮小することも検討する価値があると述べている。月惑星科学研究所所長のルイーズ・プロクター氏も全く同感だ。3月、プロクター氏と同僚たちは、海王星の衛星トリトンへのフライバイミッション「トライデント」の計画を発表した。このミッションは2026年に打ち上げられ、2038年にトリトンを通過する予定だ。

プロクター氏はトリトンを太陽系の「忘れられた衛星」と表現している。しかし、これは残念なことだと彼女は言う。なぜなら、トリトンは太陽系の他のどの惑星とも全く異なるからだ。多くの科学者は、この衛星はカイパーベルト（海王星の彼方にある、太陽系初期に存在した巨大な天体群）に属し、惑星の軌道に閉じ込められたと考えている。ボイジャー2号のデータに基づくと、トリトンは地質学的に活発なようで、地表下に広大な海が存在する可能性もあるという証拠がある。また、トリトンの電離層は太陽系の他のどの電離層よりも10倍も活発だが、電離層活動は通常、惑星と太陽風の相互作用と相関関係にあるため、説明が難しい。トリトンは太陽からかなり遠い。

トライデントは約10日間かけて海王星周辺を飛行し、その間にトリトンのほぼ全域を地図化し、間欠泉を調査し、海の有無を判定し、さらに「奇妙な」海王星の表面から300キロメートル以内を飛行して電離層を調査する。プロクター氏によると、このミッションは約5億ドルで達成可能で、10億ドル程度から始まることが多いフラッグシップミッションの費用を大幅に下回る。「誰も不可能だと考えていなかった大胆なことをしようとしているのです」とプロクター氏は語る。

プロクター氏は7月に、NASAのディスカバリー計画の一環としてトライデント探査機の提案書を提出し、検討される予定だ。承認されれば、トライデントのトリトン到着はボイジャーのトリトン訪問50周年とほぼ一致することになる。

大型惑星探査ミッションの正当性を証明するのは常に困難であり、太陽系外縁部へのミッションに伴う時間スケールは、その正当性を主張する科学者の負担をさらに増大させるだけです。しかし、宇宙探査において難しいのは、最も刺激的な発見が事前に予測されることは稀だということです。海王星には多くの科学的研究が残されていますが、実際にそこに行ってみなければ、何が欠けているかは分かりません。

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