第7章ほかの世界――太陽系入門Other Worlds: An Introduction to the Solar System

Circumstellar disks are a common occurrence around very young stars, suggesting that disks and stars form together. Astronomers can use theoretical calculations to see how solid bodies might form from the gas and dust in these disks as they cool. These models show that material begins to coalesce first by forming smaller objects, precursors of the planets, which we call planetesimals.

非常に若い恒星の周りでは、星周円盤はよく見られる。そのことは、円盤と恒星が一緒に形成されることを示唆している。天文学者は理論計算を使い、これらの円盤が冷えるにつれて、ガスや塵から固体の天体がどのようにできるかを調べられる。モデルによれば、物質はまず、微惑星と呼ばれる惑星の前身である小天体を作ることから、集まり始める。

Today’s fast computers can simulate the way millions of planetesimals, probably no larger than 100 kilometers in diameter, might gather together under their mutual gravity to form the planets we see today. We are beginning to understand that this process was a violent one, with planetesimals crashing into each other and sometimes even disrupting the growing planets themselves. As a consequence of those violent impacts (and the heat from radioactive elements in them), all the planets were heated until they were liquid and gas, and therefore differentiated, which helps explain their present internal structures.

今日の高速コンピューターは、おそらく直径100 km以下の何百万個もの微惑星が、互いの重力によって集まり、現在見られる惑星を作る過程を模擬できる。この過程は激しいものであり、微惑星同士が衝突し、ときには成長中の惑星そのものまで破壊したことが、わかり始めている。こうした激しい衝突と、内部の放射性元素が出す熱の結果、すべての惑星は、液体や気体になるまで加熱され、そのため分化した。これが、現在の内部構造の説明に役立つ。

The process of impacts and collisions in the early solar system was complex and, apparently, often random. The solar nebula model can explain many of the regularities we find in the solar system, but the random collisions of massive collections of planetesimals could be the reason for some exceptions to the “rules” of solar system behavior. For example, why do the planets Uranus and Pluto spin on their sides? Why does Venus spin slowly and in the opposite direction from the other planets? Why does the composition of the Moon resemble Earth in many ways and yet exhibit substantial differences? The answers to such questions probably lie in enormous collisions that took place in the solar system long before life on Earth began.

初期太陽系の衝突過程は複雑で、どうやら、しばしば偶然にも左右された。太陽系星雲モデルは、太陽系に見られる多くの規則性を説明できる。しかし、微惑星の大きな集まりが偶然に衝突したことは、太陽系の振る舞いの「規則」から外れる、いくつかの例外の原因かもしれない。例えば、なぜ天王星や冥王星は横倒しになって自転するのだろうか。なぜ金星は、ほかの惑星とは反対向きにゆっくり自転するのだろうか。なぜ月の組成は多くの点で地球に似ていながら、大きく異なる点も示すのだろうか。こうした問いの答えは、おそらく、地球で生命が始まるはるか以前に太陽系で起きた、巨大な衝突にある。

Today, some 4.5 billion years after its origin, the solar system is—thank goodness—a much less violent place. As we will see, however, some planetesimals have continued to interact and collide, and their fragments move about the solar system as roving “transients” that can make trouble for the established members of the Sun’s family, such as our own Earth. (We discuss this “troublemaking” in Comets and Asteroids: Debris of the Solar System.)

誕生から約45億年たった今日、ありがたいことに、太陽系ははるかに穏やかな場所になっている。しかし、これから見るように、微惑星の一部は相互作用と衝突を続け、その破片は、移動し続ける「一時的な訪問者」として太陽系を動き回っている。私たちの地球のように、太陽の家族の中で落ち着いた地位を占める天体に、厄介事を起こしうるのである。（この「厄介事」については、「彗星と小惑星――太陽系に残されたかけら」で取り上げる。）

Regularities among the planets have led astronomers to hypothesize that the Sun and the planets formed together in a giant, spinning cloud of gas and dust called the solar nebula. Astronomical observations show tantalizingly similar circumstellar disks around other stars. Within the solar nebula, material first coalesced into planetesimals; many of these gathered together to make the planets and moons. The remainder can still be seen as comets and asteroids. Probably all planetary systems have formed in similar ways, but many exoplanet systems have evolved along quite different paths, as we will see in Cosmic Samples and the Origin of the Solar System.

惑星の間に見られる規則性から、天文学者は、太陽と惑星が、太陽系星雲と呼ばれる回転する巨大なガスと塵の雲の中で一緒に形成されたと仮説を立てた。天体観測では、ほかの恒星の周りにも、興味をそそるほど似た星周円盤が見つかっている。太陽系星雲の中では、物質がまず合体して微惑星となり、その多くが集まって惑星や衛星を作った。残りは、今も彗星や小惑星として見られる。おそらく、どの惑星系も似た方法で形成されたのだろう。しかし「宇宙からの試料と太陽系の起源」で見るように、多くの太陽系外惑星系は、かなり異なる道筋をたどって進化してきた。

Ansdell, M. “Revising the Story of Planetary Formation.” Sky & Telescope (May 2020): 34. Modern theories on how a planetary system forms around a star.

Ansdell, M. “Revising the Story of Planetary Formation.” Sky & Telescope（2020年5月）：34ページ。恒星の周りに惑星系が形成される仕組みについての現代の理論。

Cendes, Y. “The Sun’s Lost Siblings.” Astronomy (July 2020): 44. Trying to identify the stars that formed from the same nebula as the Sun.

Cendes, Y. “The Sun’s Lost Siblings.” Astronomy（2020年7月）：44ページ。太陽と同じ星雲から生まれた恒星を特定する試み。

Davidson, K. “Carl Sagan’s Coming of Age.” Astronomy (November 1999): 40. About the noted popularizer of science and how he developed his interest in Astronomy.

Davidson, K. “Carl Sagan’s Coming of Age.” Astronomy（1999年11月）：40ページ。科学を広めた著名な人物と、彼が天文学への関心を育てた経緯について。

Garget, J. “Mysterious Microworlds.” Astronomy (July 2005): 32. A quick tour of a number of the moons in the solar system.

Garget, J. “Mysterious Microworlds.” Astronomy（2005年7月）：32ページ。太陽系のいくつもの衛星を手短に巡る。

Hyman, R. “Wild Weather of the Solar System.” Astronomy (March 2022): 16. Briefly reviews the weather on different types of planets and moons.

Hyman, R. “Wild Weather of the Solar System.” Astronomy（2022年3月）：16ページ。さまざまな種類の惑星や衛星の天気を簡潔に紹介する。

Kross, J. “What’s in a Name?” Sky & Telescope (May 1995): 28. How worlds are named.

Kross, J. “What’s in a Name?” Sky & Telescope（1995年5月）：28ページ。天体の世界に名前を付ける方法。

Redd, N. “Cataclysm in the Early Solar System.” Astronomy (February 2020): 28. On what studies of the Moon and Mars reveal about the early history of the planets.

Redd, N. “Cataclysm in the Early Solar System.” Astronomy（2020年2月）：28ページ。月や火星の研究から、惑星の初期の歴史について何がわかるか。

Shostak, S. “Oh the Spaces We’ll Go.” Astronomy (October 2022): 12. On where future astronauts might travel in the solar system.

Shostak, S. “Oh the Spaces We’ll Go.” Astronomy（2022年10月）：12ページ。未来の宇宙飛行士が太陽系のどこへ旅するかもしれないか。

Soter, S. “What Is a Planet?” Scientific American (January 2007): 34. The IAU’s new definition of a planet in our solar system, and what happened to Pluto as a result. Also see: Runyon, K. & Stern, A. “An Organically Grown Planet Definition.” Astronomy (May 2018): 28. Argues against the IAU definition of a planet and for a broader view.

Soter, S. “What Is a Planet?” Scientific American（2007年1月）：34ページ。IAUが定めた太陽系の惑星の新しい定義と、その結果として冥王星に起きたこと。次の記事も参照：Runyon, K. & Stern, A. “An Organically Grown Planet Definition.” Astronomy（2018年5月）：28ページ。IAUの惑星の定義に反対し、より広い捉え方を主張する。

Talcott, R. “How the Solar System Came to Be.” Astronomy (November 2012): 24. On the formation period of the Sun and the planets.

Talcott, R. “How the Solar System Came to Be.” Astronomy（2012年11月）：24ページ。太陽と惑星が形成された時代について。

Zastrow, M. “Bring it Back Home.” Astronomy (June 2021): 10. Two-page graphic summary of all the sample return missions we have sent or planned.

Zastrow, M. “Bring it Back Home.” Astronomy（2021年6月）：10ページ。これまで実施または計画された、すべての試料回収ミッションを2ページの図でまとめる。

Gazetteer of Planetary Nomenclature: http://planetarynames.wr.usgs.gov/. Outlines the rules for naming bodies and features in the solar system.

Gazetteer of Planetary Nomenclature（惑星命名便覧）：http://planetarynames.wr.usgs.gov/。太陽系の天体や地形に名前を付ける規則を概説する。

Planetary Photojournal: http://photojournal.jpl.nasa.gov/index.html. This NASA site features thousands of the best images from planetary exploration, with detailed captions and excellent indexing. You can find images by world, feature name, or mission, and download them in a number of formats. Check each image caption and the JPL image-use policy before reuse; some images belong to third parties and carry separate restrictions.

Planetary Photojournal：http://photojournal.jpl.nasa.gov/index.html。このNASAのサイトには、惑星探査で得られた優れた画像が何千点もあり、詳しい説明文と使いやすい索引が付いている。天体、地形名、ミッションから画像を探し、いくつもの形式でダウンロードできる。再利用する前に、各画像のクレジットとJPLの画像利用方針を確認する。第三者が権利を持ち、別の制限が付く画像も含まれる。

The following sites present introductory information and pictures about each of the worlds of our solar system:

次のサイトでは、太陽系の各世界について、入門的な情報や写真を紹介している。