アストロボフィンズ、ここに来て土星の奇妙な形の球体を説明してください

３人の物理学者は、土星の衛星のいくつかがなぜ奇妙な形をしているのかを解明したと考えている。巨大な浮かんでいるラビオリのような衛星もあれば、ずんぐりとしたバゲットのような衛星もある。

土星は複雑な環系で最もよく知られており、その構造の中には少なくとも62個の衛星が隠れていると推定されています。NASAの探査機カッシーニは、土星のいくつかの衛星の画像を公開しました。直径数十キロメートルのパンとアトラスは、中央が球根状で縁が平らな円形をしており、空飛ぶ円盤のような外観をしています。一方、プロメテウスはより大きく、細長い六角形のような外観をしています。

ベルン大学の計算物理学者で、この研究の共著者であるマーティン・ルービン氏は、これらの写真を見た時、困惑したと述べた。彼は同僚数名と協力し、衛星が形成された状況をシミュレートするコンピューターモデルを構築することで、調査を行うことを決意した。

「しかし、潮汐力も考慮に入れると、問題が山積みになってしまった」と、論文の筆頭著者でベルン大学の研究者、アドリアン・ルルー氏は述べた。土星は巨大ガス惑星で、質量は地球の約95倍。土星の内側の衛星は非常に近く、地球と月の距離の半分以下の距離を周回しているため、引き裂く潮汐力はより強力になる。

「土星付近の条件は非常に特殊です」と、論文の共著者であり、ベルン大学の研究者でもあるマーティン・ユッツィ氏は述べています。つまり、土星の内側の衛星は、単一の核に物質が積み重なって自然に形成されたのではなく、現在のような形になったということです。むしろ、同じ大きさの他の小衛星との衝突や合体を繰り返して、形作られたに違いありません。

Nature Astronomyに掲載された研究結果によると、合体衝突のかなりの割合が、1回の衝突、あるいは1～2回のひき逃げ事故の後に発生したことが示されています。アトラスとパンは正面衝突によって赤道上の尾根と平坦な縁が形成されたと考えられます。プロメテウスはより広い角度で小衛星に衝突されたため、長く傾斜した境界が形成されました。

これは、土星唯一の球状衛星であるイアペトゥスにも影響を及ぼす可能性があります。イアペトゥスは土星本体からはるかに遠いため、潮汐力は無視できます。しかし、もしイアペトゥスも合体衝突を経験していたとすれば、衝突した岩石はイアペトゥスと似た軌道面にあったはずです。

「その場合、イアペトゥスは土星の赤道面に対して大きな傾斜角を得る前に形成されたか、あるいは別の共通の力学的起源を持つ天体から形成された可能性が高い」と論文は結論付けている。®