フォボス

フォボスは、火星を周回する2つの小さな衛星のうち大きく近いほうであり、太陽系で最も奇妙な衛星の一つである。球形ではなく、約27×22×18kmの大きさを持つ、傷だらけでいびつな暗い岩石の塊である。その重力は地球の100分の1にも満たないほど弱く、意を決した宇宙飛行士なら石を投げただけでそのまま火星周回軌道に乗せてしまえるほどだ。ギリシャ神話における「恐怖」の擬人化であり、軍神アレスの息子であり従者である存在にちなんで名付けられており、まさに赤い惑星にふさわしい従者と言える。

フォボスを注目すべき存在にしているのは、その大きさではなく運命である。フォボスは太陽系のどの衛星よりも自らの惑星に近い軌道を周回しており、火星自体の自転よりも速く火星の周りを回り、そして少しずつ落下しつつある。今後数千万年のうちに引き裂かれてしまう運命にあり、この結末こそが、この滅びゆく小さな衛星を、探査機が到達しうる範囲の中で最も科学的に興味深い天体の一つにしている。

発見と命名

フォボスは1877年8月17日、ワシントンの米国海軍天文台で働いていたアメリカ人天文学者エイサフ・ホールによって、火星が接近していた時期に発見された。ホールはその数夜前により暗く外側にある衛星ダイモスを発見しており、フラストレーションから捜索を諦めかけていた。本人の説明によれば、妻のアンジェリン・スティックニーが探索を続けるよう促し、その6夜後にフォボスを発見したという。この2つの衛星の名前は、ギリシャ神話でアレスの双子の息子であり、それぞれ恐怖(フォボス)と戦慄(ダイモス)を擬人化した存在に由来する。

ホールの妻はこの衛星そのものにおいても称えられている。フォボスの一端を支配する巨大なクレーター、スティックニーは彼女の旧姓を冠している。この衛星の他の多くの地形は、発見に関わった人物にちなんで、あるいはジョナサン・スウィフトの『ガリバー旅行記』の登場人物や場所にちなんで名付けられている。同作に登場する架空のラピュタの天文学者たちは、風刺的にも、ホールが実際に発見する1世紀以上も前に、火星には2つの衛星があると述べていたのである。

捕獲された小惑星か、それとも火星の破片か?

フォボスは非常に暗く、当たった光のわずか約7%しか反射しない。その表面は、外側の小惑星帯に見られる炭素質コンドライト隕石やD型小惑星のような、炭素に富んだ原始的な物質と酷似している。この類似性から長らく最も単純な説が支持されてきた。フォボスはさまよう小惑星が火星に近づきすぎて捕獲されたというものだ。問題は、その軌道がほぼ円形で、しかも火星の赤道面にほぼ正確に沿っている点であり、これは捕獲だけでは達成しにくい。

対立する説は、フォボスとダイモスは、火星への巨大衝突によって軌道上に吹き飛ばされた破片の環から集積して形成されたというものであり、これは地球の月を形成したと考えられているのと同じ大まかな仕組みである。フォボスの低い密度(約1.88g/cm³)と、推定で約30%という内部の空隙率は、固い岩というよりも緩く結びついた「がれきの寄せ集め」を示唆しており、これは小さな破片が再集積した物質と一致する。この問題を解決することは、今後の探査における中心的な目標の一つである。

スティックニーと謎めいた溝

フォボスで最も目を引く特徴はスティックニー・クレーターであり、直径わずか約22kmの天体に直径約9kmの穴を穿っている。この衝突は、あわや衛星を粉々に砕いてしまうほどのものだった。それ以来、細かい塵が内壁を伝ってゆっくりと流れ落ち、岩塊がクレーターの底に向かって転がり落ちた場所に暗い筋を残している。

フォボス表面の広い範囲に、長く平行な溝が放射状に広がっている。通常、深さ30m未満、幅100~200m、長さは最大20kmにも及ぶ。数十年もの間、これらの筋模様はスティックニー衝突によって生じた断裂だと考えられてきた。しかし最近のモデル化研究によれば、むしろ衝突によって放出された岩塊の連なりが表面を転がり跳ねながら削った跡であるとされる。一方で、一部の溝はこの衛星をゆっくりと引き裂きつつある潮汐応力による「伸び痕」だと主張する研究者もいる。

最速・最近接の衛星——そして滅びゆく運命

フォボスは火星の中心からわずか9,376km、表面からは約6,000km上空という距離を周回している——既知のどの衛星よりも自らの惑星に近い。わずか7時間39分で1周を完了し、火星の1日のうちにおよそ3回周回する。火星の自転よりも速く周回するため、火星表面にいる観測者からはフォボスが西から昇り東に沈むように見え、1日に2回空を横切ることになる。その動きは十分に速く、肉眼でも満ち欠けが見て取れるほどだ。フォボスは潮汐固定されており、常に同じ傷だらけの面を火星に向け続けている。

この低く速い軌道はまた命取りでもある。火星との潮汐相互作用により、フォボスは1世紀あたり約2メートルの割合で内側へと引きずり込まれている。推定で3,000万年から5,000万年後には、火星表面に衝突するか、あるいはより可能性が高いこととして、ロシュ限界を超えて潮汐力によって引き裂かれ、惑星を取り巻く一時的ながれきの環になると考えられている——自らの破滅をすでに予測できる、稀有な衛星の実例である。

これまで訪れた探査機

フォボスは火星に送られたほぼすべてのミッションによって撮影されてきた。マリナー9号は1971年に最初の詳細な画像を送り返し、バイキング探査機は1970年代後半に鮮明な接近画像を撮影した。そして現代の目——火星偵察周回機のHiRISEカメラや、2004年以来何度も接近フライバイを行っているESAのマーズ・エクスプレス——は、その溝とスティックニーを詳細に地図化してきた。ソビエト連邦は1988年、フォボス1号とフォボス2号という2機の探査機をこの衛星に専念させた。フォボス2号は、計画されていた最接近の直前に通信を失う前にいくつかのデータを送り返した。ロシアのサンプルリターン計画「フォボス・グルント」は2011年に地球周回軌道を離脱できず失敗に終わった。

次の章は日本が担う。JAXAの火星衛星探査計画(MMX)は2026年後半の打ち上げが予定されており、火星を周回し、フォボスに着陸して10グラム以上の表面物質を採取したのち、2031年頃にそのサンプルを地球へ持ち帰る計画だ——火星系からサンプルが持ち帰られるのはこれが初めてとなる。もしフォボスが本当に火星の破片であるなら、そのサンプルの一部は、この衛星を作った衝突によって宇宙へ打ち上げられた、太古の火星そのものである可能性すらある。