宇宙と地球No.166

「木星が地球を守っている」は、本当とは言い切れない

小惑星の衝突は、むしろ増えるという計算もある。

グレーGRAY

この判定の対象「木星は盾のように、地球を天体の衝突から守っている」

うなり度読む時間10分出典6件確認した事実23件

「木星が地球を守る」という説は、1960年代ごろに生まれた
イギリスの研究者は、木星の重さだけを変えて、地球にぶつかる天体の数をコンピューターで比べた
木星は、小惑星を地球のほうへはじき飛ばして、ぶつかる危険を増やすこともある
木星は、海王星の外から来る彗星からは地球をほとんど守らないが、ずっと遠くから来る彗星は追い払う
深掘り講義
まとめ
英語で読む（A2・4択5問）
出典・ウラ取り

1994年7月16日から22日にかけて、木星に彗星のかけらが次々と落ちました。落ちたのは、シューメーカー・レビー第9彗星という彗星が、くだけてできたかけらです。かけらは20個以上ありました。木星の雲には、黒い輪のような跡が残りました。

NASAによると、このかけらと同じくらいの大きさのものが地球に当たったら、ひどい被害が出ます。そのため、こんな話を聞いたことがあるかもしれません。「大きな木星が、危ない彗星や小惑星を、地球の代わりに引き受けてくれる。だから地球は守られている」。

「木星は地球を守る盾（たて）だ」という考えは、本やテレビでよく取り上げられてきました。ところが、くわしく計算して確かめた人は、ほとんどいませんでした。2008年、イギリスの研究者がコンピューターでしっかり調べました。すると、木星は地球を守ることもあれば、逆に地球にぶつかる小惑星を増やすこともある、と分かりました。

この記事では、まず「木星は地球の盾」という説がどう生まれたかを紹介します。次に、小惑星や彗星の種類ごとに、木星がいると地球にぶつかる数が減るのか、増えるのかを見ていきます。最後に、この計算のやり方と、気をつけたい点を説明します。

01「木星が地球を守る」という説は、1960年代ごろに生まれた

2008年ごろ、イギリスのオープン大学に、ホーナー（J. Horner）とジョーンズ（B. W. Jones）という研究者がいました。2人は論文の中で、「木星は地球の盾」という説がどう生まれたかを、こう説明しています。

この説が生まれたのは、おそらく1960年代です。地球のクレーター（丸いくぼ地）が、宇宙から来た岩などがぶつかってできたものだと、広く認められたころです。そのころは、「オールトの雲」から来る彗星が、地球に一番危ないと思われていました。オールトの雲は、太陽系のずっと遠くにある、彗星のもとになる氷のかたまりの集まりです。

オールトの雲から来る彗星の多くは、太陽の近くを一度通ると、木星の引っぱる力で太陽系の外へはじき出されます。その彗星はもう戻ってこないので、地球に当たる機会も減ります。ここから「木星は地球の盾」という考えが生まれました。

1994年には、研究者のウェザリルが計算を出しました。もし木星が天王星や海王星くらいの重さにしか育たなかったら、地球のような惑星にぶつかる彗星は、今の約1000倍になる、という計算です。この「約1000倍」という数字は、多くの人の記憶に残りました。そして、その後10年ほど、ほかの研究者が計算し直して確かめることは、ほとんどありませんでした。

02イギリスの研究者は、木星の重さだけを変えて、地球にぶつかる天体の数をコンピューターで比べた

ホーナーとジョーンズのやり方は、こうです。コンピューターの中に太陽系をつくり、木星の重さだけを変えます。軽い木星、今の木星、重い木星。それぞれの太陽系で、地球にぶつかる小惑星や彗星の数を数えるのです。

地球にぶつかるおそれのある小惑星や彗星は、大きく3つの場所から来ます。

1つ目は、火星と木星のあいだの小惑星帯です。小惑星がたくさん回っている帯で、ここから岩のかたまりが来ます。
2つ目は、海王星の外側です。ここから来た氷のかたまりが、短い周期の彗星になります。何度も太陽の近くに戻ってくる彗星です。
3つ目は、ずっと遠いオールトの雲です。ここからは、長い周期の彗星が来ます。めったに太陽の近くに戻ってこない彗星です。

2人は、この3つの場所から来るものを、別々の論文で調べました。

03木星は、小惑星を地球のほうへはじき飛ばして、ぶつかる危険を増やすこともある

1本目の論文（2008年）は、小惑星帯から来る岩についてです。木星の重さを、今の0.01倍（100分の1）から2倍まで、12通りに変えました。それぞれ、1000万年ぶんの岩の動きを計算しています。

結果は、多くの人が思っていたものと違いました。今の重さの木星がいる太陽系では、地球にぶつかる小惑星の数が、木星がとても軽い（0.01倍の）ときの約3.5倍だったのです。著者はのちの論文で、これでは「盾とは呼べない」と書いています。

しかも、地球に一番危ないのは、木星が今の0.2倍くらいの重さのときでした。このとき、地球にぶつかる小惑星の数は、今の木星のときの2倍近くになります。今の0.2倍は、土星と同じか少し軽いくらいの重さです。論文によると、木星の場所にこのくらいの惑星がいるのが、地球にとって一番危ないことになります。

なぜ、中くらいの重さの木星が一番危ないのでしょうか。木星は、小惑星帯の岩を、引っぱる力でゆさぶります。ゆさぶられた岩の一部は、地球が回る道すじのほうへ送りこまれます。

木星が重すぎると、送りこんだ岩を、すぐに太陽系の外へはじき出してしまいます。木星が軽すぎると、そもそも岩をゆさぶる力が弱く、地球のほうへ来る岩が少なくなります。木星がちょうど中くらいの重さだと、岩を地球のほうへ送りこむ力は十分にあるのに、太陽系の外へすぐ追い出すほどの力はありません。そのため岩が地球の近くを長くうろつき、地球にぶつかる回数が増えるのです。

04木星は、海王星の外から来る彗星からは地球をほとんど守らないが、ずっと遠くから来る彗星は追い払う

2本目の論文（2009年）は、海王星の外側から来て、短い周期の彗星になる氷のかたまりについてです。木星の重さを13通りに変えて計算しました。コンピューターが計算した時間を全部足すと、12年をこえたそうです。結果は、今の木星がいる太陽系でも、木星がいない太陽系でも、地球にぶつかる数はほぼ同じでした。つまり、この種類の彗星からは、木星は地球をほとんど守っていません。ここでも、地球にぶつかる数が一番多くなったのは、木星が今の0.2倍くらいの重さのときでした。

3本目の論文（2010年）は、オールトの雲から来る、長い周期の彗星についてです。こちらは、木星が重いほど彗星が早く太陽系の外へ追い出され、地球にぶつかる数は減りました。一番多くぶつかったのは、木星がまったくいない太陽系です。つまり、昔からの「木星は地球の盾」という説は、オールトの雲から来る彗星については正しかったことになります。

ただし、地球に何かがぶつかる危険のうち、彗星によるものは全部合わせても4分の1ほど以下だ、という見積もりがあります。地球にとって主に危ないのは、地球の近くを回る小惑星などのほうです。つまり、木星が追い払ってくれる彗星は、もともと地球にとって危険の小さい相手だったのです。

LECTURE

深掘り講義

ここから先は、もう一段深く。しくみ・史料・論争まで踏み込みます。

木星に引っぱられ続けると、小惑星の回る道すじがゆがんで、地球に近づいてくる

木星は、なぜ小惑星を地球のほうへ送りこんでしまうのでしょうか。ホーナーらは、その理由として永年共鳴（えいねんきょうめい）というしくみに注目しています。

惑星の軌道（太陽の周りを回る道すじ）は、長い時間をかけて、ゆっくり向きを変えます。小惑星の軌道も同じです。小惑星帯の中には、小惑星の軌道の向きが変わる速さと、惑星の軌道の向きが変わる速さが、ちょうどそろう場所があります。その場所では、惑星から受ける小さなゆさぶりが何度も重なり、小惑星の軌道が大きくゆがみます。ブランコを、ゆれに合わせて何度も小さく押すと、大きくゆれるのと似ています。これが永年共鳴です。

ホーナーらによると、とくに「ν6（ニューシックス）」と呼ばれる永年共鳴が大事でした。ν6が起きる場所は、木星の重さによって動きます。今の太陽系では、ν6は小惑星帯の内側のはしにあります。ところが木星が土星くらいの重さだと、ν6は小惑星帯のまん中に入りこみます。そのため、小惑星帯の広い範囲で、岩の軌道がゆがみやすくなります。

軌道がゆがんだ岩は、やがて地球が回る道すじに入ってきます。木星の重さを変えると地球にぶつかる小惑星の数が増えたり減ったりするのは、主にこのためだと論文は考えています。

計算の都合で地球を大きくしたので、本当にぶつかる数までは分からない

ホーナーらの計算には、思いきった工夫があります。本物の大きさの地球で計算すると、ぶつかる数が少なすぎて、木星の重さによる違いを比べられません。そこで論文では、地球を半径100万キロにふくらませました。本物の地球の半径の約160倍です。12通りの計算を合わせると、ふくらませた地球には、15万7794回も小惑星が当たりました。これだけ数があれば、木星の重さによる違いを比べられます。

ただし、出てきた回数そのものは、本物の地球にぶつかる回数ではありません。この計算から分かるのは、「木星の重さを変えると、ぶつかる数が何倍になるか」という比べた結果だけです。

計算した期間は、1000万年です。太陽系ができてから今までの長い歴史を、全部まねたわけではありません。また、変えたのは木星の重さだけで、ほかの惑星は今のままです。もし現実の太陽系で木星の重さが違っていたら、ほかの惑星の育ち方も変わっていたはずです。

4本目の論文（2012年）では、木星の軌道の形も変えて計算しました。木星の軌道が、きれいな円からはずれて細長くなるほど、地球にぶつかる小惑星は増えました。地球にぶつかる数は、木星の重さだけでなく、木星の軌道の形にも左右されるのです。

ホーナーらの答えは、1994年のウェザリルの「約1000倍」という計算と違います。その理由も、ホーナーらは挙げています。ウェザリルの計算では、天体がはじめに、木星の軌道のあたりやその外側を回っている、という設定でした。そこは木星の引っぱる力をとても強く受ける場所です。そのため、木星が地球を守る効果が、実際より大きく出すぎた可能性がある、という指摘です。

2016年の別の研究は、木星は地球を守るより、水などを地球へ運んだのかもしれないと考えた

2016年、アメリカのジェット推進研究所のケビン・グレイジャー（Kevin Grazier）は、別のやり方で調べました。コンピューターの中で、木星や土星など、外側の大きな惑星どうしのすき間に、合わせて3万個の小さな粒を置きます。そして、粒がどう動くかを、最大で1億年ぶん計算したのです。

その結果、外側の粒を地球のほうへ「けり込む」のは、ほとんどが木星でした。グレイジャーは、太陽系の外側から地球へ向かう彗星に対して、木星が地球を守る力は弱い、と結論づけています。そのうえで、木星の本当の役割は、生命に必要な揮発性物質（水のように蒸発しやすい物質）を地球へ運ぶことかもしれない、と述べています。

木星は、地球を守るのか、地球へ小惑星を送りこむのか、それとも水などを運んでくるのか。木星の役割は、小惑星と彗星のどちらについて、どの時代のことを考えるかで変わります。「守り神」のような一つのたとえでは言い切れないことが、今の研究で分かってきたのです。

05まとめ

「木星が地球を守っている」は、半分だけ本当です。遠いオールトの雲から来る彗星は、木星が太陽系の外へはじき出してくれます。でも、今の地球にとって主な危険は小惑星です。地球にぶつかる小惑星の数は、今の木星のほうが、とても軽い木星のときより多くなる、という計算がありました。

そして計算では、地球に一番危なかったのは、木星が今の0.2倍くらいの重さのときでした。土星と同じか、少し軽いくらいの重さです。もし木星があと少し軽く生まれていたら、地球にはもっとたくさんの小惑星や彗星がぶつかっていたのかもしれません。

人に話すなら、こう言おう

木星が地球を守ってるって話、あれ半分だけ本当らしいよ。遠くから来る彗星は追い払うけど、小惑星は逆に地球のほうへ送りこむっていう計算があるんだって。木星が土星くらいの重さだったら、地球は一番危なかったらしい。

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英語で読む

Is Jupiter Our Shield?

CEFR A2220 words4択 5問全訳つき

0:00

英文をタップすると、その文の訳が出ます。

In July 1994, more than 20 pieces of a comet crashed into Jupiter.1994年7月、ある彗星の20個以上のかけらが木星に衝突しました。 People often say, "Jupiter is our shield. It catches dangerous rocks and ice before they hit the Earth."人々はよくこう言います。「木星は私たちの盾だ。危ない岩や氷が地球に当たる前に受け止めてくれる」。 This idea is old, but few scientists checked it carefully.この考えは古いものですが、きちんと確かめた科学者はほとんどいませんでした。

In 2008, two scientists in Britain tested the idea on a computer.2008年、イギリスの2人の科学者がコンピューターでこの考えを試しました。 They made many copies of the solar system.彼らは太陽系のコピーをたくさん作りました。 In each copy, Jupiter had a different weight.それぞれのコピーでは、木星の重さが違っていました。 Then they counted how many objects hit the Earth.そして、地球にぶつかる天体の数を数えました。

The results were not simple.結果は単純ではありませんでした。 Comets from very far away hit the Earth less often when Jupiter was heavy.とても遠くから来る彗星は、木星が重いほど地球にぶつかる回数が減りました。 Jupiter threw them out of the solar system, so it really worked like a shield.木星がそれらを太陽系の外へ投げ出したので、本当に盾のように働いていました。 But asteroids, rocks from between Mars and Jupiter, were different.しかし、火星と木星のあいだから来る岩である小惑星は違いました。 With today's Jupiter, about 3.5 times more asteroids hit the Earth than with a very light Jupiter.今の木星だと、とても軽い木星のときより、約3.5倍多くの小惑星が地球にぶつかりました。 Jupiter pulled some of them toward the Earth.木星はその一部を地球のほうへ引き寄せたのです。

The most dangerous case was a Jupiter about one-fifth as heavy as today.いちばん危なかったのは、木星が今の約5分の1の重さのときでした。 That is about the weight of Saturn or a little less.それは土星と同じか、少し軽いくらいの重さです。 Asteroids hit the Earth almost twice as often as with today's Jupiter.小惑星は、今の木星のときの2倍近くの回数、地球にぶつかりました。

Today, most of the danger to the Earth comes from asteroids, not comets.今、地球にとっての危険のほとんどは、彗星ではなく小惑星から来ます。 So is Jupiter our shield?では、木星は私たちの盾なのでしょうか。 The answer is half yes and half no.答えは、半分はイエスで、半分はノーです。 Jupiter protects us from some visitors and sends others our way.木星は、ある訪問者からは私たちを守り、別の訪問者はこちらへ送ってくるのです。

4択問題 Reading Quiz

Q1What is this story mainly about?

この話は主に何についてのものですか。
Q2When did the two scientists test the idea on a computer?

2人の科学者がコンピューターでその考えを試したのはいつですか。
Q3Why did comets from very far away hit the Earth less often with a heavy Jupiter?

木星が重いと、とても遠くから来る彗星が地球にぶつかる回数が減ったのはなぜですか。
Q4In paragraph 1, the word "shield" is closest in meaning to ...

第1段落の「shield」という語に最も意味が近いのは…
Q5Which is true according to the story?

話の内容に合うものはどれですか。

重要語 Key Words（タップで裏返る）

shield名詞

盾、守るもの
Sunglasses are a shield for your eyes.
サングラスは目を守る盾だ。
💡 動詞で shield A from B「AをBから守る」とも使う。
comet名詞

彗星
We saw a comet with a long tail.
私たちは長い尾を持つ彗星を見た。
💡 ギリシャ語の「長い髪の」が語源。尾を髪の毛に見立てた。
asteroid名詞

小惑星
Most asteroids are found between Mars and Jupiter.
ほとんどの小惑星は火星と木星のあいだにある。
💡 aster は「星」。asterisk（＊）と同じ仲間の語。
crash動詞

激しくぶつかる、衝突する
The bike crashed into a wall.
自転車が壁にぶつかった。
💡 crash into A で「Aに激突する」。
solar system名詞

太陽系
There are eight planets in our solar system.
私たちの太陽系には8つの惑星がある。
💡 solar は「太陽の」。solar power（太陽光発電）。
object名詞

物体、（宇宙の）天体
A strange object moved across the night sky.
不思議な物体が夜空を横切った。
💡 動詞の object（反対する）はアクセントが後ろ。
dangerous形容詞

危険な
It is dangerous to swim here.
ここで泳ぐのは危険だ。
💡 名詞は danger。in danger で「危険にさらされて」。
protect動詞

守る
Trees protect the house from strong winds.
木々が強い風から家を守っている。
💡 protect A from B で「AをBから守る」。名詞は protection。