The dust bunnies that built our planet - Lorin Swint Matthews

翻訳: Sola Watanabe 校正: Tomoyuki Suzuki

Consider the spot where you’re sitting.

あなたが座っている場所について 考えてみましょう

Travel backwards in time

時間を巻き戻してみると

and it might’ve been submerged at the bottom of a shallow sea,

そこは浅海の底に 沈んでいたのかもしれませんし

buried under miles of rock,

何キロもの厚さの岩石の下に 埋もれていたか

or floating through a molten, infernal landscape.

それとも 熱でドロドロ溶けた地獄のような 風景の中を漂っていたのかもしれません

But go back far enough—

しかし 約46億年ほど前にまで遡ると

about 4.6 billion years,

and you’d be in the middle of an enormous cloud of dust and gas

あなたは 新たに生まれた星の周りを周回する ―

orbiting a newborn star.

塵とガスからなる巨大な雲の まっただ中にいることでしょう

This is the setting for some of the biggest, smallest mysteries of physics:

これは最も大きく 小さくもある 物理学のミステリーです

the mysteries of cosmic dust bunnies.

宇宙塵でできた「綿ぼこり」の謎です

Seemingly empty regions of space between stars

星と星の間の 一見何もないような空間には

actually contain clouds of gas and dust,

実は たいていの場合 超新星によって吹き飛ばされた

usually blown there by supernovas.

ガスや塵の雲が含まれています

When a dense cloud reaches a certain threshold called the Jeans mass,

密度の濃い雲がジーンズ質量という 一定のしきい値に達すると

it collapses in on itself.

自ら崩壊します

The shrinking cloud rotates faster and faster, and heats up,

雲が縮んでいくと どんどん速く回転し 温度が上昇してゆき

eventually becoming hot enough to burn hydrogen in its core.

ついには その核にある水素が 燃焼するほどに熱くなります

At this point a star is born.

この時点で星が生まれます

As fusion begins in the new star,

新しい星で核融合が始まると

it sends out jets of gas that blow off the top and bottom of the cloud,

雲の上下にガスを噴出し

leaving behind an orbiting ring of gas and dust called a protoplanetary disk.

ガスと原始惑星系円盤からなる 周回するリングを後に残します

This is a surprisingly windy place;

ここでは驚異的に強い風が 吹いています

eddies of gas carry particles apart, and send them smashing into each other.

ガスの渦巻が粒子を四散させ そして粒子同士を衝突させます

The dust consists of tiny metal fragments, bits of rock, and, further out, ices.

塵は小さな金属の破片 岩石の粒と 奇妙なことに氷で作られています

We’ve observed thousands of these disks in the sky,

私たちはこれらの円盤を 何千個も夜空に観測してきました

at various stages of development

それらは塵が どんどん大きな塊になっていく ―

as dust clumps together into larger and larger masses.

さまざまな発達の段階にあります

Dust grains 100 times smaller than the width of a human hair stick to each other

塵の粒は人間の髪の太さの 100分の１で

through what’s called the van der Waals force.

ファンデルワールス力によって 互いに付着します

That’s where a cloud of electrons shifts to one side of a molecule,

この時 電子雲が 分子の一方の側に移動し

creating a negative charge on one end, and a positive charge on the other.

片側は負に帯電し 反対側では正に帯電します

Opposites attract, but van der Waals can only hold tiny things together.

異種の電荷同士は引合いますが

ファンデルワールス力は 微小なものの結合だけを可能にします

And there’s a problem: once dust clusters grow to a certain size,

ここで問題に突き当たります 一旦 塵の塊がある大きさになると

the windy atmosphere of a disk should constantly break them up

風が強い円盤の環境によって 塵の塊同士が衝突するときに

as they crash into each other.

塊が壊れるはずです

The question of how they continue to grow is the first mystery of dust bunnies.

なぜ大きくなり続けるかは 「綿ぼこり」の最初の謎です

One theory looks to electrostatic charge to answer this.

これに答えるために ある理論は静電気に注目します

Energetic gamma rays, x-rays, and UV photons

強力なガンマ線やX線 そして紫外線の光子が

knock electrons off of gas atoms within the disk,

円盤の中の気体の原子から 電子を弾き出し

creating positive ions and negative electrons.

陽イオンと 負の電荷をもった電子を 作り出します

Electrons run into and stick to dust,

電子は塵に衝突して付着し

making it negatively charged.

塵を負に帯電させます

Now, when the wind pushes clusters together,

そして風が塊を押し出すと

like repels like and slows them down as they collide.

同種の電荷同士は反発し 衝突の際に減速します

With gentle collisions they won’t fragment,

穏やかな衝突では バラバラになりませんが

but if the repulsion is too strong, they’ll never grow.

反発が強すぎると 大きくはなりません

One theory suggests that high energy particles

ある理論では 高エネルギーの粒子は

can knock more electrons off of some dust clumps,

塵の塊からより多くの電子を 弾き出すことができ

leaving them positively charged.

塵の塊は正に帯電します

Opposites again attract, and clusters grow rapidly.

異種の電荷同士はまた引合い 塊は急速に大きくなります

But before long we reach another set of mysteries.

ですが やがてまた 新たな謎が現れます

We know from evidence found in meteorites

隕石にみられる証拠から

that these fluffy dust bunnies eventually get heated, melted

これらのフワフワな「綿ぼこり」が やがて熱されて 溶け

and then cooled into solid pellets called chondrules.

その後に冷やされて コンドルール(球粒) という固体の小粒になることが知られています

And we have no idea how or why that happens.

それがどのようにして なぜ起きるのかは不明なのです

Furthermore, once those pellets do form, how do they stick together?

その上 それらの小粒ができたら どう互いに付くのでしょうか

The electrostatic forces from before are too weak,

以前からあった静電気力では 弱すぎますし

and small rocks can’t be held together by gravity either.

小さい岩石は 重力による結合も無理です

Gravity increases proportionally to the mass of the objects involved.

重力は関わる物体の質量に 比例して大きくなります

That’s why you could effortlessly escape an asteroid the size of a small mountain

そのため小さな山ほどの サイズの小惑星でも

using just the force generated by your legs.

あなたは足の力のみで難なく 脱出することができるのです

So if not gravity, then what?

では重力でないなら 何でしょうか

Perhaps it’s dust.

おそらく塵です

A fluffy dust rim collected around the outside of the pellets

小粒の外側に集まった フワフワした塵の縁が

could act like Velcro.

マジックテープのように 作用するのかもしれません

There’s evidence for this in meteors,

これに関する証拠が隕石にあり

where we find many chondrules surrounded by a thin rim of very fine material–

そこでは多くのコンドルールが 縁を非常に細かい物質 ―

possibly condensed dust.

おそらくは 凝集した塵で 覆われています

Eventually the chondrule pellets get cemented together inside larger rocks,

ついにはコンドルールの小粒が より大きい岩石の中で接合して

which at about 1 kilometer across

その幅が１キロ程になると

are finally large enough to hold themselves together through gravity.

やっと重力により形を 保てるようになります

They continue to collide and grow into larger and larger bodies,

衝突と合体は続き どんどん大きい物体になります

including the planets we know today.

私たちが現在知っている 惑星もそういう物体です

Ultimately, the seeds of everything familiar–

最終的に 私たちの知る天体の初期の状態 ―

the size of our planet, its position within the solar system,

惑星の大きさや 太陽系での位置

and its elemental composition–

そして元素の成分は

were determined by an uncountably large series of random collisions.

とてつもなく多くの 偶然の衝突で決まったのです

Change the dust cloud just a bit,

塵の雲が少し変わるだけで

and perhaps the conditions wouldn’t have been right

地球で生命が誕生するための条件が

for the formation of life on our planet.

整わなかったかもしれません