太陽系のカイパーベルトは海王星を越えて広がるドーナツ型の破片の山だが、冥王星とその衛星カロンの画像から判断すると、小さな物体は驚くほど少ない。
これらの写真は、2006年に地球から打ち上げられ、2015年に太陽系の端に到達し、準惑星とその衛星のクローズアップを撮影したNASAのニューホライズンズ探査機によって撮影された。これらの写真には、周囲のカイパーベルトにある物体が大きな天体に衝突してできたクレーターが写っている。
テキサス州に拠点を置く非営利団体サウスウエスト研究所（SwRI）が率いる研究チームは、このへこみの写真を見て、冥王星とカロンのクレーターは小型カイパーベルト天体（KBO）が珍しいことを示していると考えている。
なぜそう言えるのか？それは、衝突クレーターの直径は300メートルから40キロメートルまで様々で、小さい方のクレーターの数が少ないからだ。これは、冥王星とその衛星に衝突する小さなクレーターがベルトの周りを旋回していた、あるいはそれほど多くなかったことを示唆している。
つまり、太陽系の他の場所にある、さまざまな大きさの物体が混在する宇宙岩石の帯とは異なり、カイパーベルトには大きな岩石の塊だけが存在しているということだ。
「小型KBOが意外にも存在しないことは、カイパーベルトに対する私たちの見方を変えるものであり、その形成または進化、もしくはその両方が、火星と木星の間にある小惑星帯とはいくらか異なっていたことを示しています」と、本日サイエンス誌に発表されたこの発見に関する論文の筆頭著者であり、南西研究所の上級研究科学者であるケルシ・シンガー氏は述べた。
「おそらく、小惑星帯にはカイパーベルトよりも小天体が多いのでしょう。それは、小惑星帯の方が、より大きな天体をより小さな天体に分裂させる衝突をより多く経験しているからです。」
太陽系は約46億年前、巨大な分子雲、あるいは太陽系星雲が重力によって崩壊して形成されました。まず太陽が形成され始め、その周囲の物質が凝集して円盤を形成しました。若い恒星が円盤を飲み込むことで質量を増していくにつれ、円盤内に残っていた残骸も凝集し始め、惑星、衛星、そしてその他多くの塵、岩石、氷の塊を形成していきました。
カイパーベルトと小惑星帯には、かつて原始惑星円盤を構成していた物質の塊の残骸が含まれています。しかし、カイパーベルトとは異なり、小惑星帯には、直径946キロメートルで準惑星とされるケレスのような巨大な天体から、わずか数メートルの小さな天体まで、さまざまな天体が含まれています。
冥王星がカイパーベルトの王者だと判明
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「小型KBOsの減少は、小型天体が多数生成されないという太陽系形成モデルを裏付けているようだ」とシンガー氏はThe Registerに説明した。
「この新しいデータは、太陽系星雲内の物質がより速く崩壊してより大きな天体へと成長するというモデルを裏付けています。これは、小さな天体から中くらいの天体、そして大きな天体へと、すべてが非常にゆっくりと成長するというモデルとは対照的です。」
冥王星とカロンの表面には40億年以上も手つかずのまま残っている斑点がいくつかあるため、研究者たちはKBOの大きさと頻度を時系列で推定することができます。シンガー氏はエル・レグ紙に対し、研究チームは現在、カイパーベルトにある天体「ウルティマ・トゥーレ」の表面調査を行っていると述べました。まだ初期段階ですが、小さなクレーターもそれほど多くないようです。
「ニューホライズンズによるこの画期的な発見は、深い意味を持っています」と、ニューホライズンズ計画の主任研究者であるアラン・スターンは述べています。「ニューホライズンズが冥王星とその衛星、そして最近ではウルティマ・トゥーレの愛称で知られるKBOを極めて詳細に明らかにしたように、シンガー博士のチームは、地球から直接観測できるスケールでは到底及ばないKBOの集団に関する重要な詳細を明らかにしました。」®
