[記事公開日]2016/03/29
[最終更新日]2016/04/05

土星の輪(リング)の1億年前の誕生をNASAの探査衛星カッシーニの観測データから研究

    NASAの探査機カッシーニから撮影した土星の輪(リング) (NASA提供)

土星の輪(リング)は1億年前に誕生したとアメリカの研究チームが発表

土星の輪(リング)が誕生したのは、わずか1億年前だったとする研究がアメリカで発表されました!

土星が誕生したのは、約45億年前とされていますが、土星の輪(リング)ができたのは、土星誕生よりも大幅に新しく、約1億年前のことのようです。

この研究は、民間の研究組織「SETI研究所」(カリフォルニア州)などの研究チームが専門誌アストロフィジカル・ジャーナルに論文を発表したものになります。

「SETI研究所」(カリフォルニア州)などの研究チームは、NASA(アメリカ航空宇宙局)の土星探査機カッシーニの観測データから、エンケラドスやレアなど土星に比較的近い複数の衛星の軌道を詳しく分析したとのことです。

そして、コンピューター解析で現在の衛星の配置がどのようにできていったかを再現したところ、これらの土星の衛星や輪(リング)は、約1億年前にできた可能性が高いことが判明したと言います。

研究チームは、土星の周りにもともとあった複数の衛星が時間が経つにつれて衝突して破壊され、その破片から現在の輪(リング)や衛星ができたと推測しているようです。

土星の輪(リング)ができたとされる約1億年前は、地球においては、恐竜が繁栄していたとされる時代ですが、この頃になってようやく、土星の輪ができたということのようで、謎が多かった土星の輪の起源に迫る成果と言えるもののようです。

美しい輪(リング)を持つ土星は、太陽系の宝石とも呼ばれますが、土星という惑星について、少し再確認しておきたいと思います。

 

美しい輪(リング)を持つ土星は、太陽系の宝石と呼ばれる

美しい輪(リング)を持つ土星は、太陽系の宝石とも呼ばれますが、太陽から6番目の惑星であり、太陽系の中では木星に次いで2番目に大きな惑星です。

英語名はローマ神話の神サートゥルヌスを由来としており、天文学のシンボルはその鎌を表す(♄)になります

巨大ガス惑星に属する土星の平均半径は地球の約9倍に当りますが、平均密度は地球の1/8に過ぎないため、巨大な体積の割りに質量は地球の95倍程度になります。

『太陽系の惑星は木星・土星・海王星・天王星・地球・金星・火星・水星の順に重い』、こちらの記事の中でも書きましたが、太陽系の惑星は、大きく分けると、地球のように固い表面を持つ岩石惑星と、木星のように表面をガスで覆われている巨大ガス惑星に分類されます。

 ★岩石惑星(地球型惑星)・・・水星・金星・地球・火星

太陽に近い水星、金星、地球、火星は、固い表面を持つ岩石惑星であり、 巨大ガス惑星(木星型惑星)よりも、大きさは遥かに小さくなっています。
★巨大ガス惑星(木星型惑星)・・・木星・土星・天王星・海王星

木星、土星、天王星、海王星は、表面をガスで覆われているので、巨大ガス惑星に分類されます。

そして、この中で天王星と海王星を、巨大氷惑星(天王星型惑星)と分類することもあるようです。

天王星と海王星は、表面がガスで覆われている点では木星や土星と同じですが、半分以上が氷で出来ているため、巨大氷惑星(天王星型惑星)と分類されることもあるようです。

太陽から遠い軌道を回る巨大ガス惑星(木星型惑星)や巨大氷惑星(天王星型惑星)は、岩石惑星(地球型惑星)よりも遥かに大きいので、鉄など重い元素を含む岩石惑星(地球型惑星)よりも重いようです。

ただ、密度という点では、岩石惑星(地球型惑星)の方が圧倒的に大きくなっています。

土星は、太陽系の惑星の中では最も密度が小さく、水の0.7倍程しかないため、もし土星を水に入れたとすれば、水に浮かんでしまうほどだと言います。

土星は、大部分が水素とヘリウムからできているようです。

土星の内部は高い圧力のため水素が液体の状態になり、中心部は水素が金属のような状態になっていると考えられています。

土星の内部には鉄やニッケルおよびシリコンと酸素の化合物である岩石から成る中心核があり、その周囲を金属水素が厚く覆っていると考えられ、中間層には液体の水素とヘリウムが、その外側はガスが取り巻いていると考えられているようです。

土星は、秒速9.8kmというすさまじい速度で自転しているため、扁平率は太陽系の中で最も高く、上下が潰れ、赤道面がふくれた楕円形になっています。

そして、土星を象徴するのが、美しい輪(リング)になります。

 

土星の美しい輪(リング)は8つあり、その1つはNASAの探査機カッシーニが発見

美しい輪(リング)を持つ土星は、太陽系の宝石とも呼ばれます。

美しい輪(リング)は、20万kmもの幅を持つにも関わらず、たった数十~数百mの厚みしか持たないそうです。

輪(リング)の温度はマイナス180度前後です。

そして、輪(リング)は公転周期に合わせて、地球から見た時の傾きを変化させるのだと言います。

土星の美しい輪(リング)は、一枚板のように見えますが、実際には、大きく分けると8つに分けられます。

A~G環(リング)と名付けられたものと、NASAの探査機カッシーニが見つけたR/2004S1があります。

そして、一枚板のように見える土星の美しい輪(リング)は、実際には無数のリングが集まっているので、1本のリングも無数のリングが集まったものだと言います。

土星の輪(リング)は、氷の粒などからできているので、大きな輪(リング)に見えるのは、細い輪(リング)が集まってできているためだと言います。

A、Bリングは外側に水の氷が密集しているようです。

氷以外の別の粒子から構成されているのは、Aリングの間にある「エンケの間隙(かんげき)」や、AリングとBリングの間にある「カッシーニの間隙(かんげき)」、Cリングの内側などだと言います。

「カッシーニの間隙(かんげき)」は、外側に黒い筋のように見える輪(リング)のない部分で、1675年フランスの天文学者カッシーニがそれを発見したため、「カッシーニの間隙(かんげき)」と呼ばれます。

土星の輪(リング)を構成している粒子は、衛星から噴き出したものなどで、成分には炭水化物や岩石などが含まれるようです。

また、美しい輪(リング)を持つことで知られる土星ですが、土星は公転面に対して26.7度傾いているので、時期によって美しい輪(リング)の見え方も変わるのだと言います。

地球から見て、真横の角度になると、ほとんど見えなくなってしまうそうです。

 

土星の衛星の中にはタイタンやエンケラドスなど生命の可能性を持つものがある

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衛星は、惑星の周りのガスやチリ、氷の粒などが集まることで作られます。

土星では、惑星近くにチリや氷が残されましたが、惑星の重力が強すぎて衛星になることができず、環(リング)となったようです。

土星には、知られている限り全部で65個の衛星がありますが、タイタンを除くほとんどの衛星は氷からなっているようです。

大きさは様々で、小さいものは半径数km、最大の衛星はタイタンで半径2575kmになります。

タイタンは、太陽系の衛星の中では木星のガニメテの次に大きく、水星とほぼ同じくらいの大きさになりますが、タイタンは生命存在の可能性がある衛星として注目されています。

生命存在の可能性がある衛星は、タイタンだけではありません。

エンケラドスもそうです。

水の氷で覆われている衛星エンケラドスは、アルベト(反射率)が90%と太陽系で最も高く、2005年には大気の存在が明らかになっています。

半径249kmの小さなエンケラドスが大気をとどめておくためには、火山や間欠泉などの火山活動が必要だと考えられています。

『太陽系で生命がいそうな惑星は火星で衛星では木星のエウロパや土星のタイタン・エンケラドス』、こちらの記事の中でも書きましたが、土星の衛星であるタイタンやエンケラドスには、生命が存在する可能性があるようです。

★土星の衛星タイタン

土星の衛星タイタンには、窒素を主とした厚い大気があり、「カッシーニ探査機」により、メタンの霧雨が降っていることや、メタンらしい液体の海があることが分かったようです。

タイタンの大気や地殻には、有機物が多く含まれていると言います。

地球では気体であるメタンやエタンが、タイタンでは温度が低いため液体になっているそうです。

それらが蒸発して雲になり、また雨となって地上に降って海や川になる、という循環が起きていることが分かったようです。

こうしたことから、有機物が集まって、生命が生まれる可能性があると考えられています。

★土星の衛星エンケラドス

土星の衛星エンケラドスの南極付近の地下には、液体の水で出来た地底湖が存在するらしいということを、「カッシーニ探査機」が観測しているそうです。

エンケラドスの表面は氷ですが、その下には海があると考えられているのです。

水の海があれば、生命が生まれている可能性もあります。

「カッシーニ探査機」は、エンケラドスには相当の大気があることも確認しています。

現在、土星の衛星は全部で65個知られていますが、生命の可能性があるとされるタイタンやエンケラドス以外にも、ユニークな衛星があるようです。

テチス、テレスト、カリプソという3つの衛星は同じ軌道を回っていると言います。

また、ヤヌス、エピメテウスという衛星は、衝突するほど接近するとお互の軌道を交換し、衝突を避けるのだと言いますから、とてもユニークです!

 

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