ベルン大学が率いる国際チームは、単一の小惑星衝突が火星の二つの衛星のうち小さい方であるダイモスを劇的に変形させた可能性があるという証拠を発見した。詳細なコンピュータシミュレーションとESAの探査機ヘラによる最近の画像を組み合わせることで、研究者たちは、一つの衝突が月の大きな南側の窪みと、その異常に滑らかで塵に覆われた表面の両方を説明できると結論付けた。

この研究は、ヘラのダイモスフライバイ中に収集された観測データを組み込んだ最初の科学的研究である。この発見は、宇宙航空研究開発機構（JAXA）の火星衛星探査計画（MMX）を含む将来のミッションの指針にもなり得る。

ダイモスは、火星の二つの衛星の中で小さく、より遠い方である。ほぼ楕円形をしており、南極近くに顕著な窪みがある。その表面は、火星のもう一つの衛星であるフォボスの表面とは著しく異なっている。

フォボスがクレーターで覆われているのに対し、ダイモスは表面の多くがレゴリスと呼ばれる緩い塵や岩石の破片で覆われているため、より滑らかに見える。探査機は数十年にわたってこの衛星をより詳細に撮影してきたが、科学者たちは南の窪みや広範囲に広がる破片の層が何によって作られたのか確信が持てなかった。

サビーナ・ラドゥカン博士が率いる新しい研究では、これら二つの特徴が同じ起源を持つかどうかを調査した。この国際共同研究には、コートダジュール天文台、アリゾナ大学、東京大学などの研究者が参加している。

ラドゥカンは、2025年10月までベルン大学物理学研究所の宇宙研究・惑星科学部門（WP）で働いていた。現在は、国際宇宙科学研究所のサイエンスプログラムマネージャーであり、ブリュッセル自由大学の上級研究員でもある。

「ベルン平滑粒子流体力学（SPH）」コードを用いて生成された高解像度シミュレーションを使用して、チームは南極近くの特徴的な窪みが、ダイモスを破壊するほど強力ではないが強力な単一の小惑星衝突によって最も可能性が高いことを発見した。シミュレーションによると、同じ衝突が現在月の多くを覆っているレゴリスを生成した可能性もある。

この研究は、Nature Astronomyに掲載され、ESAの探査機ヘラがダイモスをフライバイした際に収集された観測データを使用した最初の科学出版物である。ヘラは現在、主な目的地である小惑星衛星ディモルフォスに向かって航行中である。

何が起こったのかを再構築するために、科学者たちはベルン大学で約20年にわたって開発されてきたベルンSPHコードを使用した。このソフトウェアは、小惑星、彗星、惑星を含む衝突をモデル化するように設計されている。

シミュレーションでは、衝突する物体は数百万の個々の粒子で表される。研究者は、重力、密度、材料強度などの要素を調整して、さまざまなタイプの衝突がどのように展開するかを確認できる。

ベルン大学は、数値衝突モデリングの広範な専門知識を持っている。同じアプローチは、以前にNASAのDART探査機がディモルフォスに衝突するシミュレーションにも使用された。

「このコードはベルン大学の高性能コンピューティングクラスターで実行され、この種のシミュレーションを実行できる数少ないコードの一つです」と、研究リーダーであり、ESAのヘラミッションのヘラ衝突物理学ワーキンググループの共同議長でもあるサビーナ・ラドゥカンは説明する。

研究者たちは、衝突体のサイズ、速度、衝突角度を変え、ダイモスの内部構造に関する仮定も変えながら、多くの可能なシナリオをテストした。

「約100回のシミュレーションを実行しました。それぞれに約1週間かかりました。」

その後、結果をESAの探査機によって収集された観測データと比較した。

ヘラの主なミッションは、NASAのDART探査機がディモルフォスに衝突したときに何が起こったかを詳しく調べることである。これらの観測は、小惑星の偏向を地球を小惑星衝突から守る潜在的な方法として評価するのに役立つことを目的としている。

2025年3月、ヘラはダイモスを通過した。