天王星の奇妙な特徴と隠れた特徴は、天文学者たちが直接探査に熱狂している理由である。

私たちの太陽系周辺には、まだきちんと会ったことのない惑星族が 1 つあります。氷の巨星、天王星と海王星です。ボイジャー ミッションのフライバイのおかげで、私たちは挨拶を交わし、顔も知っていますが、立ち寄って訪問したことはありませんでした。現在、惑星科学者たちは、ずっと先延ばしにしていた計画を実行に移し、歩いて行ってドアベルを鳴らし、家の見学をすることに決めました。

2022年惑星科学10年調査は、米国科学・工学・医学アカデミーが実施する将来のミッションを計画する上で影響力のある文書で、NASAが今後数十年で天王星に周回衛星と探査機を送ることを優先することを推奨している。このプロセスから出された過去の命令により、火星サンプルリターンや今後のエウロパクリッパーミッションなど、2020年代の最もエキサイティングなプロジェクトのいくつかが始動している。

太陽系には探査すべき8つの惑星と無数の小さな岩石があるのに、計画者たちはどのようにして1つの目的地に決めることができるのだろうか。特に、その決定には数百万ドル、あるいは数十億ドルが関わり、何百人ものキャリアに影響を与えるのに。最近のサイエンス誌の論評で、ジョンズ・ホプキンス応用物理学研究所の惑星科学者キャスリーン・マントは、なぜ天王星が正しい選択なのかを論じており、他の研究者もそれに同意しているようだ。

「私たちは他のすべての惑星、彗星、小惑星、そして海王星外の天体に探査機を送りました。太陽系の外や太陽の表面にも探査機を送りました。天王星と海王星は太陽系の謎です」とウィル・サンダースは言います。 天王星の大気を研究するボストン大学の天文学者。

人類が最後に天王星とその兄弟である氷の巨星である海王星を間近で見たのは、1980年代のボイジャー探査機によるものだった。海王星も科学的にはほぼ同等に興味深いものだったが（捕獲されたカイパーベルト天体の衛星トリトンは、氷の火山などにより特に興味深い）、その惑星までの距離がさらに10億マイルも離れていることが決定打だった。

「最初に天王星を選んだ主な理由は、そこに行くのがより容易だからです」とマント氏はポピュラーサイエンス誌に語った。「そして、私たちはこれらの惑星へのミッションをすでに30年以上待ち続けてきました。最初に天王星に行くということは、リスクが少なく、ミッションがより早く惑星に到着できることを意味します。」

惑星探査ミッションの場合、「すぐに」とは、今後数十年以内という意味だ。天王星への旅には10年から15年かかり、エンジニアはまだ宇宙船の設計と製作をしなければならない。現時点では、2032年までに打ち上げ、2040年代半ばまでに天王星に到着する計画だ。ミッションは2つの部分から成り、少なくとも5年間は天王星を周回する周回機と、雲の中に潜って天王星の大気に関する情報を収集する探査機だ。

天文学者が木星と土星について持っているいくつかの重要な測定値は、天王星ではまだ得られていない。希ガスの量や窒素の異なるタイプの比率などだ。探査機はこれらの化学マーカーを測定する。なぜなら、それらは惑星がいつどのように形成されたかを示す指紋だからだ。「4つの巨大惑星の形成と新しい場所への移動の仕方は、太陽系全体に大きな影響を与えました」とマントは言う。この惑星の再配置は「地球に水ができた原因かもしれません」と彼女は付け加え、その動きがカイパーベルトとオールトの雲の多くの物体を現在の位置に押し上げた。

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さらに、天王星は完全に横に傾いている唯一の惑星だ。98度傾いており、地球の23度に比べてかなり大きい。そのため、大気に奇妙な現象が起きている。惑星科学者たちは、その結果生じる天王星の雲や風のパターンに困惑しており、今回のミッションで解明したいと考えている。

天王星には27の衛星があり、そのいくつかは厚い氷の表面の下に海があるかもしれない。もちろん、地下の海は宇宙生物学者が地球外生命を探すのに最も好む場所の一つであり、天王星の衛星も例外ではない。ボイジャーの大きな驚きの一つは、天王星の5大衛星、ミランダ、アリエル、ウンブリエル、ティタニア、オベロンが、マント氏が記事で述べているように「冷たい死の世界」ではなく、むしろ地質学的に活発な世界だったことだ。

「簡単に言えば、死ぬ前にミランダの写真をもう一枚撮りたいのです」とアリゾナ大学月惑星研究所の惑星科学者アディーン・デントン氏は言う。「私にとってミランダは太陽系で最もクールで珍しい場所の一つで、他のどこにも見たことのない地形に覆われています。」

天王星から得られる教訓は、私たちの太陽系に限ったことではない。過去数十年にわたり、太陽系外惑星の天文学者たちは、天王星サイズの惑星が最も一般的なタイプの惑星である可能性を発見してきた。私たちの太陽系の例を詳しく研究することは、遠く離れた太陽系外惑星を理解しようとする天文学者にとって非常に貴重なものとなるだろう。特に役立つのは、天王星の核と内部構造の特性、たとえば岩石か氷かを判断することだ。

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「私が生まれる前から、私たちは天王星を間近で見たことがありませんでした。それは太陽系外惑星の存在を知る前のことでした」とブリストル大学の天文学者ハンナ・ウェイクフォードは言う。「この天王星探査ミッションは、私たちの太陽系と銀河系の惑星に対する理解を変えることになるでしょう。」

今後の天王星探査機と探査機のミッションは、科学における革命的な出来事となる可能性を秘めており、カッシーニが土星に、ジュノーが木星に果たした役割と同等の成果を挙げて、氷の巨星に対する理解を向上する。「天王星系全体を特徴づける深遠な科学を行うには、まさに探査機が必要です」とデントン氏は言う。「見るべきもの、やるべきことが山ほどあります。探査機に全力を注ぐことは、本当に価値があります」

さらに、この衛星は太陽系の端の素晴らしい画像を送り返し、将来の科学者や宇宙ファンを興奮させ、刺激することは間違いありません。NASA が訪問するときはいつもカメラを持参しますが、この会合も例外ではありません。