253マチルダ（C型小惑星） — 発見・特徴・NEARシューメーカー探査の概要

253マチルダの発見史とC型の暗く原始的な特徴、NEARシューメーカーによる撮影と巨大クレーター発見を分かりやすく解説。

253 Mathildeは、1885年にJohann Palisaによって発見されたメインベルト小惑星である。公転軌道はやや楕円形で、太陽の周りを約4.2年ほどかけて一周する。自転は非常に遅く、1回の自転に約17.4日を要する。スペクトル分類では原始的なC型小惑星に属し、表面は炭素などを多く含む暗い物質で覆われ、可視光のわずか約4％しか反射しない。

物理的特徴

Mathildeは大型のC型小惑星の一つで、平均直径はおよそ50–55 km程度と推定されている。見かけの暗さ（低アルベド）は炭素質や有機物、あるいは水和ケイ酸塩などの含有を示唆しており、スペクトルは炭素質隕石（CI/CM型）に類似する点が多い。質量や重力場の情報から導かれる平均密度は比較的低く、約1〜1.5 g/cm³ 程度とされることから、内部に大量の空隙（高い多孔性）を持つ多成分の集合体（ラブル・パイル的構造）である可能性が高い。

主要な物理特性（概略）

• 平均直径: 約50–55 km
• アルベド（反射率）: 約4%（非常に低い）
• 自転周期: 約17.4日（非常に遅い）
• 平均密度: 低め（多孔質であると推定）

表面とクレーター

1997年の探査機観測により、表面には多数の大規模なクレーターが存在することが確認された。いくつかのクレーターは小天体の直径に匹敵するほど大きく、また全体に浅い形状を示すことが多い。これは、衝突時のエネルギーが多孔質の内部で吸収されやすく、深い掘削が起こりにくいことを示していると考えられている。また、表面は比較的古い地形が多く、衝突による破砕・再堆積の履歴が残されている。

NEARシューメーカー探査の概要と成果

この小惑星は、1997年6月に探査機NEARシューメーカー（NEAR Shoemaker）が小惑星433エロスに向かう途中でフライバイ観測を行ったことで詳細に観測された。NEARによる観測は小惑星近傍での直接撮像を含み、主な成果は次のとおりである。

• 片側の半球を複数の角度・波長で撮像し、地形（クレーター、斜面、斑点など）を初めて詳細に確認した。
• 解像度は撮影距離に依存するが、数百メートル/ピクセル程度の空間解像度で撮像が行われ、地形学的特徴の解析が可能になった。
• 得られた画像・測定から、低密度で高い多孔性を持つ内部構造が示唆され、衝突過程や小惑星の形成・進化に関する重要な手がかりが得られた。
• スペクトル観測により、表面は非常に暗く、炭素質や水和鉱物を含む可能性が示されたが、はっきりした強い吸収線は乏しかった。

NEARは当時、同探査機が訪問した天体の中ではMathildeが最大であり、また探査機によって直接観測された初のC型小惑星という位置づけでもあった。これにより、C型小惑星が持つ物質的・構造的特徴（原始的な物質の保存、多孔性の高さなど）について初歩的な実証が得られ、後の小惑星探査やサンプルリターン計画に重要な示唆を与えた。

観測の意義と今後の研究

Mathildeの観測は、太陽系初期の原始材料を多く保存していると考えられるC型小惑星の代表例として重要である。低密度・高多孔性という性質は、衝突履歴や小惑星の内部構造、さらに地球近傍小天体の破壊・再集合の過程を理解するうえで不可欠な情報を与える。今後、より高分解能の観測やスペクトル解析、（将来的な）サンプル採取により、含有鉱物や有機物、水の鉱物状態などがさらに詳しく明らかにされることが期待される。

参考: NEARシューメーカーによるMathilde観測は、小惑星探査における「暗い炭素質天体」への最初の直接的な接近観測の一つであり、多くの後続ミッションの基礎的知見を提供した。

説明

253 マチルダはとても暗いです。この小惑星には、非常に大きなクレーターがいくつもあり、個々のクレーターには世界各地の炭鉱や盆地の名前が付けられている。石狩(29.3km)とカルー(33.4km)という2つの大きなクレーターは、小惑星の平均半径と同じくらいの幅があります。クレーターのエッジが角張っていることからも、衝突によって小惑星から大きな体積が吹き飛ばされたと考えられます。

NEARシューメーカーで測定された密度1,300kg/m³は、通常の炭素質コンドライトの半分以下である。このことは、この小惑星が非常に緩く詰められたラブルパイル（衝突によってバラバラになった小惑星が、重力によって引き戻された状態）であることを示していると考えられる。同じことが、補償光学システムを備えた地上の望遠鏡で研究されているいくつかのC型小惑星（45 Eugenia、90 Antiope、87 Sylvia、121 Hermione）にも当てはまります。253 Mathildeの内部には、体積の50%までがオープンスペースになっている。しかし、長さ20kmのスカルプの存在は、この小惑星がある程度の構造的強度を持っていることを示しており、大きな内部部品を含んでいる可能性があります。内部の密度が低いということは、小惑星の中での衝突衝撃の伝達効率が悪いということであり、それが表面の特徴を高度に保存することにもつながっている。

マチルドの軌道は偏心しており、メインベルトの最奥部に位置している。しかし、その軌道は火星と木星の軌道の間にあり、惑星の軌道を横切ることはない。また、既知の小惑星の中では最も遅い自転周期を持っており、ほとんどの小惑星の自転周期は2〜24時間である。自転周期が遅いため、NEARシューメーカーは小惑星の表面の60％しか撮影できなかった。自転速度が遅いのは、小惑星の周りを回っている月があるからだと考えられますが、NEARの画像を検索したところ、直径10km以上、253マチルダの半径の20倍以上の大きさのものはありませんでした。

253 Mathildeの大きなクレーターの一つ。NASAの画像。

質問と回答

Q: 小惑星253 Mathildeを発見したのは誰で、いつですか?

Q: 小惑星253 Mathildeの軌道はどのようになっていますか?

Q: 小惑星 253 マチルデの自転速度はどのくらいですか?

Q: 小惑星253マチルデはどのような小惑星ですか?

Q: いつ、どの探査機が小惑星253マチルデを訪れたのでしょうか?

Q: 探査機「NEARシューメーカー」は小惑星253マチルデを訪問して何を発見したのですか?

Q: 宇宙探査における小惑星253マチルデの意義は何でしょうか?

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