土星の特徴的な環は、わずか1億年前のものであり、恐竜がまだ地球上を歩き回っていた時代に形成されたと考えられる。
NASAの歴史的な土星探査機カッシーニは終了しましたが、天体物理学者たちは蓄積されたデータから、土星の環の歴史など、この巨大ガス惑星に関する新たな事実を今も発見し続けています。今週サイエンス誌に掲載された論文によると、土星の環は1000万年ほどしか形成されておらず、比較的急速に消滅しつつあることが明らかになりました。
カッシーニ探査機が土星とその環の間に潜り込むと、その動きは土星の重力の影響を受けました。その結果、探査機の動きは土星の重力場が予想よりもはるかに強いことを示唆しました。この重力場は土星内部の物質の自転速度に影響を受けます。つまり、科学者たちが考慮していなかった何らかのプロセスが土星上で起こっているということです。そして、それはかなり強力な風であることが判明しました。
「重力場のモデルを構築しましたが、どれもデータと一致しませんでした。今では、それが深さ9,000キロメートルの風によるものだとわかっています」と、論文の共著者であり、カリフォルニア大学バークレー校の准教授であるブルクハルト・ミリツァー氏はThe Register紙に語った。
重要なのは、これらの重力測定が土星の環の総質量の算出にも役立ったことです。環の総質量は約1.54×10 19キログラムで、太陽系最小の惑星である水星の質量の2万分の1にも満たない量です。環の質量は、研究者たちが環の年齢を推定するのにも役立ちました。
科学者たちは、リングの粒子は純粋な氷でできていると仮定していました。時が経つにつれ、氷のきれいな表面は隕石の衝突などによる破片で黒くなっていきました。宇宙の塵によって、リングの総質量が増加します。
「隕石がどれだけの量が落下したかは分かっており、粒子の色を測定することで、時間の経過とともにどれだけの量が蓄積されたかを把握できます」とミリツァー氏は述べた。堆積した隕石の塵の総質量は簡単に推定できるため、研究者たちは、破片の蓄積が時間の経過とともにほぼ一定であると仮定すると、リングがどれくらいの期間存在していたかを推定できる。
有機物、放射線、予想外のメタン…そう、私たちは土星の驚くべき環について話しているのです
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研究チームは、リングの形成が約1億年前、あるいはわずか1000万年前から始まった可能性を発見した。このギャップはリングの質量の不確実性に起因すると、ミリツァー氏はエル・レグ誌に説明した。この研究結果は、リングが土星と同時期、つまり約45億年前に形成されたという通説に反論するものである。
「1億年前、恐竜はまだ地球上を歩いていました」と彼は言った。「約6500万年前に恐竜が絶滅したとき、大きな衝撃があったことが分かっています。太陽系に劇的な変化が起きたのです。」
恐竜の絶滅と土星の環の形成が関連しているという証拠はないと彼は警告した。「しかし、どちらの出来事も、巨大な衝突が太陽系を揺るがす可能性があることを示している。」
しかし、このデータは、そもそもリングがどのように形成されたのかを示していない。塵、岩石、氷の粒子から構成されるこれらの小さな粒子は、そのまま放置されていれば惑星の周りを回り続けるだろう。しかし、小さな重力の摂動によって、それらの粒子の一部がずれ、一部の物質が惑星から放出されている。
ミリツァー氏によると、リングはゆっくりと質量を失っているという。彼は、リングはあと1億年ほどは存在するだろうと見積もっている。
「[その時間枠]は私たちにとっては十分ですが、土星の寿命と比較すると比較的短いです。」®
