水星は、太陽からの距離「地球の約3分の1」と太陽系の中で最も太陽に近く、重力は地球の約3分の1、金星の濃厚な大気とは逆にごく微量な大気しか存在しません。また、地表に地球の月を思わせるようなクレータが目立ちます。
1973年打ち上げられた米国のマリナー10号（Mariner 10)により、こうした水星の概要の確認に加え、自転が遅く、日中と夜の温度差が500度以上という過酷な環境であることがわかりました。また、この観測により弱い磁場が存在することや、周辺の放射線環境なども観測できました。
さて、水星は地球の3分の1ほどの小さな惑星ですが、とても比重が高いく、鉄などの重い元素が多く残っていると考えられています。水星探査は、太陽にとても近いということからも困難を極めました。地球より弱いとはいえ、水星に磁場が存在していたことは、水星内で地球と同じように地核上の流体が流動することによって起こっている可能性を示唆しています。しかしながら、水星は地中の温度は鉄を溶かすほどの高温にはなっていないという予想で、融点の低い硫黄などが流体となっているか、過去発生していた磁場の名残を留めているかなどの推定がなされてきました。
金星については、1960年代から米国と旧ソ連が競争するように多くの探査機を打ち上げてきました。米国はマリナーシリーズ(Mariner)、旧ソ連はヴェネラシリーズ(Venera)やスプートニクやコスモスが金星をフライバイ(*注1:接近通過。星の重力を利用して宇宙機の進む方向や速度を変える技術のスウィングバイと同じ意味にも使う場合もある。)時に撮影を試みられたり、接近・着陸が試みられました。
金星は、太陽からの距離が地球の約3分の2で公転と逆方向の非常に遅い自転速度であることから、1日が地球の117日ほどもあります。大気圧が90気圧、二酸化炭素が主成分で、二酸化硫黄の雲から硫酸の雨が降り注いでおり、厚い大気で覆われている地表は常に気温400度以上と推定されています。水星とは逆の意味でやはり過酷な環境のようです。
米国マリナー2号では、先の旧ソ連のヴェネラ1号等では成功しなかった金星の観測に成功しています。高い大気圧と遅い自転周期、磁場が非常に弱いことなどがその時にわかっています。その後のマリナー5号では金星高度4000kmに接近し磁場や放射線環境、金星大気などを観測しました。また、マリナー10号では最初の水星撮影だけ、高度400kmからの最初の金星撮影に成功しています。
旧ソ連は、ヴェネラ4号による金星観測は成功しており、その時に初めて金星表面へと降ろされた探査機は高度約25kmで故障するまで計測データを送ってきました。7号・8号では無事着陸しデータを確認。しばらく信号を送ってくることが出来たため、表面温度や気圧、地球の曇っている日の程度の明るさであることなどまでわかりました。1975年のヴェネラ9号、続く10号は見事成功を収めでは、30-35km上空の雲が30-40kmの厚さを持っていること、大気にHCl（塩化水素）, HF（フッ化水素）, Br（臭素）, I（ヨウ素）などの成分が含まれていること、大気圧が90気圧なこと、表面温度が485度、明るさは地球の夏の曇りの日程度であることを計測、写真撮影、大気の風速などを計測し、データを得ることに成功しました。
ロシアでは、1984年に打ち上げたウェガ1号と2号(Vega1/Vega2)、米国でも1978年にパイオニアビーナス(Pioneer Venus1,2)と1989年に打ち上げられたマゼラン(Magellan)とガリレオ(Galileo)が、一応の成果を挙げると、長く金星探査は途切れていました。
＜参考サイト＞
□NASAが紹介しているマリナー1号（Mariner 1)の説明（英語）へ
□NASAが紹介しているマリナー2号（Mariner 2)の説明（英語）へ
□NASAが紹介しているマリナー5号（Mariner 5)の説明（英語）へ
□NASAが紹介しているマリナー10号（Mariner 10)の説明（英語）へ
□NASAが紹介しているヴェネラシリーズ(Venera 1-)の説明（英語）へ
□NASAが紹介しているパイオニアヴィーナス1号（Pioneer Venus 1)の説明（英語）へ
□NASAが紹介しているパイオニアヴィーナス2号（Pioneer Venus 2)の説明（英語）へ
□NASAが紹介しているヴェガ1号(Vega 1)の説明（英語）へ
□NASAが紹介しているヴェガ2号(Vega 2)の説明（英語）へ
過去における主な水星・金星探査の年表（1/2）
過去における主な水星・金星探査の年表（2/2）
更に、マゼランでは金星に於ける重力場も詳しく計測し、地形との高い相関を確認しました。しかしながら、地球のように、核の表層におけるマントルにあたる流体運動や磁場の生成過程についての解明には到りませんでした。金星のように濃い大気を持つ惑星は、位置を特定しにくいので、他の観測データと地理的な位置と関連をつけるのは難しいことですが、マゼランが取得した、地表の地形に関するデータが、後続の観測にとても役に立ちました。
一方、木星探査機であるガリレオ(Galileo)も、同じ1990年の2月に金星でフライバイ(*注1:接近通過。星の重力を利用して宇宙機の進む方向や速度を変える技術のスウィングバイと同じ意味にも使う場合もある。)を行う際に、可視・赤外線の画像を取得し、金星大気の様子、磁場などの撮影に成功しました。
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金星観測で現在も目覚しい成果を挙げているESAのビーナス・エクスプレス(Venus Express)は、2005年11月9日に打ち上げられました。 ビーナス・エクスプレスは、火星探査用のマーズ・エクスプレスの衛星バスを基本とした設計になっています。金星周辺の宇宙放射線や磁場を計測するだけでなく、金星の大気やその形成におけるメカニズムの解明を目標として様々な機器を搭載しています。 可視・熱赤外線スペクトロメータ(VIRTIS)では温度データも得られ、ESAのホームページには、マゼランの成果とVIRTISの得た温度データが重ねて表示されています。マゼランとビーナス・エクスプレスのデータは良い相関を示しており、厚い大気下の地表が、高温ながら各地域で温度がかなり異なっていることを裏付けています。 |
ビーナス・エクスプレスの成果は、ESAのホームページに次々と公開されています。おそらく、惑星科学の研究者達も非常に興味を持って見ていると思います。2007年11月28日のESA報道でも、南極付近の渦の中では、周囲の太陽に温められた大気が冷やされ一気に渦の中に下降していく様子がレポートされています。こうした金星大気の風速は、秒速100mとも計測されていますが、濃い大気により地表付近には達していないようです。また、金星の雷の存在や火山の存在についても示唆されています。
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NASAのメッセンジャー(Messenger)は、ESAのビーナス・エクスプレスに先立ち2004年8月3日に打ち上げられた探査機ですが、地球フライバイし、
2005年12月12日最初の金星フライバイ、2007年6月5日に2回目の金星フライバイにより、金星の撮影に成功しています。 メッセンジャーは、フライバイ時に水星への旅に必要な速度を稼ぎましたが、その間に太陽の影を通っています。２回目の金星フライバイでは、ビーナスエクスプレスと同期を取りながら、同地域の夜側の観測を実施しています。 また、その際撮影された遠ざかる金星の映像が、メッセンジャーのサイトで公開されています。 |
一方、日本でもメッセンジャーに続く海外イベントに先立って、2010年5月21日ついに金星探査機PLANET−C(Venus Climate Orbiter)「あかつき」が打ち上げられました。PLANET-Cは金星の大気組成等の謎を更に解き進め、雷の存在も明らかにしていくための様々な観測を行う装置が搭載されていました。残念ながら予定していた軌道投入には失敗してしまい、現在太陽の周りを回る軌道にいます。復活に向けた尽力を行っています。（JAXAの2012年2月1日の発表へ）
また、2014年に打ち上げを予定している、日本と欧州との協力ミッションベピコロンボ(BepiColombo)は、最終到達目標は水星ですが、金星のフライバイの予定があります。双方の接近が上手くいけば現在のメッセンジャーとビーナス・エクスプレスが行ったジョイントミッションのような計画が実現するかもしれません。
米国NASAの計画では、2013年に金星軌道上探査機のVenus In-Situ Explorer (VISE) の打ち上げと、2020年に着陸してサンプルリターンを行うVenus Surface Explorer (VSE) とVenus Sample Return (VSR) の2機の構想がありますが、現在では具体的な計画に至っていません。
＜参考記事サイト＞
□NASAが紹介しているメッセンジャー(MESSENGER)の説明（英語）へ
□NASAが紹介しているメッセンジャー(MESSENGER)の金星第二回フライバイのニュース（英語）へ
□ESAの金星の南半球のうずと大気ダイナミクスについての記事(2007年11月28日)（英語）へ
□ESAのマゼランデータとビーナス・エクスプレスの熱相関と火山の存在可能性の記事(2006年12月14日)（英語）へ
＜参考サイト＞
□NASAが紹介しているマゼラン（Magellan)の説明（英語）へ
□NASAが紹介しているガリレオ（Galileo)の説明（英語）へ
□NASAが紹介しているESAのビーナスエクスプレス(Venus Express)の説明（英語）へ
□ESAが紹介しているビーナスエクスプレス(Venus Express)の説明（英語）へ
□NASAが紹介しているVME(Venus Mobile Explorer)の概要説明（英語）へ
□JAXAが紹介している金星探査機PLANET−C(Venus Climate Orbiter)の説明（日本語）へ
□NASAが紹介しているカッシーニ(Cassini)の概要（英語）へ
□NASAが紹介しているメッセンジャー(MESSENGER)の概要（英語）へ
□NASAが紹介しているメッセンジャー(MESSENGER)のプロジェクトページ（英語）へ
□NASAが紹介しているESAのビーナスエクスプレス(Venus Express)の説明（英語）へ
□ESAが紹介しているビーナスエクスプレス(Venus Express)の説明（英語）へ
□JAXAが紹介している金星探査機PLANET−C(Venus Climate Orbiter)の説明（日本語）へ
□ESAが紹介しているベピコロンボ(BepiColombo)の説明（英語）へ
□JAXAが紹介しているベピコロンボ(BepiColombo)の説明（日本語）へ
□JAXAが紹介しているベピコロンボ(BepiColombo)のプロジェクトページ（日本語・英語）へ
マリナー10号以降、メッセンジャー(MESSENGER)による2008年水星接近まで、水星の探査は行われておらず、水星の様々な現象の解明が期待されています。メッセンジャー(MESSENGER)はこうした水星の周囲の放射線環境や磁場、水星表面に関するデータを得るために、マリナー10号より性能の良い機器を搭載しています。水星のより詳しい全貌がメッセンジャーにより判明するのではないかと期待されています。
メッセンジャーは、2008年1月と10月6日午後5時40分頃それぞれ水星に接近しました。この接近により、水星の表面の今まで観測できなかった西半球など、全体の90パーセント以上の観測を行うことができました。また、弱い磁場についてもほぼ対称的に分布することがわかりました。非常に薄い大気中のナトリウムとカルシウム、マグネシウム計測についても実施されました。地形もレーザ高度計により詳細に計測され、古い衝突によって作られたクレーター平地の中にある新しい火山性の平地なども観測されました。
この2回の水星接近を経た後、3回目最後の水星フライバイを2009年9月29日に行い、メッセンジャーは、2011年3月18日についに水星の周回軌道に入りました。その後次々と画期的な水星表面の画像が送られてきています。
メッセンジャーと同じように金星をフライバイし、最終的に水星を極方向に周回しながら観測を続けようという計画が、欧州との協力ミッションとして日本も参加しているベピコロンボ(BepiColombo)計画です。この計画は、ESAが担当する3軸制御衛星の水星表面探査機(MPO:Mercury Planetary Orbiter)とJAXAが担当するスピン衛星である水星磁気圏探査機(MMO:Mercury Magnetospheric Orbiter)が協力して水星の磁場・磁気圏・内部・表層について解明を目指すミッションです。
メッセンジャーと同じ極楕円軌道ではありますが、MPO衛星、MMO衛星共に異なる楕円軌道をとり、MMO衛星は太陽の影になる方向の水星の磁場の広がりにあわせて水星を離れる軌道をとります。ＭＰＯ衛星も同じなのですが、もう少し内側の水星に近い軌道をとります。MPOとMMOのとる軌道は弱い水星磁場を解析するために最適な軌道とも言えます。
ベピコロンボミッションにおけるMPOおよびMMO衛星打上げは、2014年と少し先になりそうですが、これらの水星探査の将来計画が成功すれば、メッセンジャーの後も2020年にベピ・コロンボ計画の2衛星が水星に到達、継続観測が可能になります。
＜参考サイト＞
□NASAが紹介しているマリナー10号（Mariner 10)の説明（英語）へ
□NASAが紹介しているメッセンジャー(MESSENGER)のプロジェクトページ（英語）へ
近年の金星・水星探査と将来計画年表（クリックして拡大）
近年の金星・水星探査機と搭載センサ（クリックして拡大）
