NASAの探査機OSIRIS-RExは、7年の歳月と約40億マイルの旅を経て、2023年9月24日の朝、貴重なペイロードとともにユタ州の砂漠に静かに着陸した。探査機は小惑星ベンヌからサンプルを持ち帰った。

8500万トンの小惑星から採取された約226グラムの物質は、ベンヌのような小惑星に生命の化学成分が含まれているかどうかなど、太陽系の形成について科学者が学ぶのに役立つだろう。

NASAのミッションの予算は8億ドルで、最終的には255gのサンプルに約11億6000万ドルかかる。しかし、これは既知の物質の中で最も高価なものだろうか？実はそれにはほど遠いのだ。

私は天文学の教授だ。月や火星の岩石を授業で使うし、隕石のささやかなコレクションも持っている。何十億マイルも離れた場所から何十億年も前のものを手にすることができるという事実に驚嘆する。

サンプルリターンのコスト

一握りの小惑星は、1オンスあたり1億3200万ドル、1グラムあたり470万ドルになる。これは、過去数年間1オンスあたり1,800ドルから2,000ドル（1グラムあたり60ドルから70ドル）の範囲で推移している金の価格の約7万倍である。

地球に帰還した最初の地球外物質は、アポロ計画からもたらされた。1969年から1972年の間に、6回のアポロ・ミッションが842ポンド（382kg）の月サンプルを持ち帰った。

アポロ計画の総費用は、インフレ調整後で2570億ドルだった。これらの月の石は、1オンスあたり1,900万ドル（1グラムあたり67万4,000ドル）と比較的お買い得であり、もちろんアポロには有人宇宙飛行のための技術を実証するという付加価値もあった。

NASAは2030年代初頭に火星からサンプルを持ち帰り、古代の生命の痕跡があるかどうかを確認する計画を立てている。マーズ・サンプルリターン・ミッションは、総重量1ポンド（450g）のサンプルチューブ30本の帰還を目指している。パーサヴィアランス探査機はすでに10個のサンプルを回収している。

しかし、このミッションは複数のロボットや宇宙船を含む複雑なものであるため、コストは膨らんでいる。サンプルを持ち帰るには110億ドルかかる可能性があり、そのコストは1オンスあたり6億9000万ドル（1グラムあたり2400万ドル）と、ベンヌサンプルの単価の5倍になる。

無料の宇宙石もある

宇宙石のなかには、お金のかからないものもある。太陽系から毎日50トン近くの無料サンプルが地球に降り注いでいる。ほとんどは大気圏で燃え尽きてしまうが、地上に到達したものは隕石と呼ばれ、そのほとんどは小惑星からのものだ。

隕石は、それを認識し回収するのが難しいため、高価になることがある。地質学の専門家でない限り、岩石はどれも似ている。

ほとんどの隕石はコンドライトと呼ばれる石質で、1オンスあたり15ドル（1グラムあたり50セント）からオンラインで購入できる。コンドライト隕石は通常の岩石とは異なり、コンドリュールと呼ばれる丸い粒を含んでおり、45億年前の太陽系誕生時に宇宙空間で溶けた液滴として形成された。

鉄隕石は、大気を通過する際に表面が溶けたために生じた黒っぽい地殻と、長い金属結晶の内部模様によって区別される。1オンスあたり50ドル（1グラムあたり1.77ドル）、あるいはそれ以上の値段がする。パラサイトは、カンラン石という鉱物が混入した石鉄隕石である。カットして研磨すると、半透明の黄緑色になり、1オンスあたり1,000ドル（1グラムあたり35ドル）を超えることもある。

月や火星から飛来した隕石は少なからずある。600個近くが月からのものと認識されており、最も大きなものは重さ4ポンド（1.8kg）で、1オンスあたり約4,700ドル（1グラムあたり166ドル）という価格で売られている。

約175個の隕石が火星から来たと確認されている。1つ買うと1オンスあたり約11,000ドル（1グラムあたり388ドル）かかる。

研究者たちは、隕石がどこから来たかを、隕石の着陸軌跡から小惑星帯への経路を予想したり、異なるクラスの小惑星と組成を比較することで突き止めることができる。専門家は、月や火星の岩石がどこから来たかを、その地質学と鉱物学によって知ることができる。

これらの “無料 “サンプルの限界は、それらが月や火星のどこから来たかを知る方法がないことで、科学的有用性が制限される。また、サンプルは地球に着陸するとすぐに汚染され始めるので、その中に含まれる微生物が地球外のものであるかどうかを判断するのは難しい。

高価な元素と鉱物

元素や鉱物の中には、希少であるがゆえに高価なものがある。周期表の単純な元素は価格が低い。オンス当たり、炭素は3分の1セント、鉄は1セント、アルミニウムは56セント、水銀でさえ1ドル以下である（100グラム当たり、炭素は2.40ドル、鉄は1セント以下、アルミニウムは19セント）。銀は1オンス14ドル（1グラム50セント）、金は1オンス1900ドル（1グラム67ドル）である。

7つの放射性元素は自然界では極めて希少であり、実験室で作るのが非常に難しいため、NASAの火星サンプルリターンの価格を凌駕している。この中で最も高価なポロニウム209は、1オンスあたり1兆4000億ドル（1グラムあたり490億ドル）もする。

宝石も高価なものがある。高品質のエメラルドは金の10倍、ホワイトダイヤモンドは金の100倍である。

ダイヤモンドの中には、ホウ素の不純物によって鮮やかな青色を呈するものがある。1オンスあたり5億5,000万ドル（1グラムあたり1,900万ドル）で、火星のサンプルに匹敵する。

最も高価な合成物質は、炭素の小さな球状の「かご」の中に窒素原子を閉じ込めたものである。ケージ内の原子は非常に安定しているため、計時にも使用できる。内面フラーレンは炭素材料でできており、非常に正確な原子時計を作るのに使われるかもしれない。1オンスあたり40億ドル（1グラムあたり1億4100万ドル）もする。

最も高価なもの

反粒子は自然界にも存在するが、反粒子が生成されるとすぐに粒子と消滅して放射線を発生させるため、例外的に稀である。

CERNの粒子加速器は毎分1000万反プロトンを生成できる。それはとても多いように聞こえるが、その速度では何十億年もかかり、1オンスを生成するのに10億の10億倍（10¹⁸）ドル（1グラムあたり3.5×10¹⁶ドル）かかることになる。

『スタートレック』で想定されているような、物質と反物質の消滅を動力源とするワープ・ドライブは、もう少し待たなければならないだろう。

本記事は、Chris Impey氏によって執筆され、The Conversationに掲載された記事「Space rocks and asteroid dust are pricey, but these aren’t the most expensive materials used in science」について、Creative Commonsのライセンスおよび執筆者の翻訳許諾の下、翻訳・転載しています。