科学者たちは、NASAのカッシーニ宇宙船が収集したデータを詳しく調べて、土星の環系がいかに複雑であるかを発見し始めたばかりだ。
『サイエンス』誌と『ジオフィジカル・レビュー・レターズ』誌に掲載された一連の論文の中で、様々な研究グループが、リングが有機化合物を放出しており、それが永続的なものではない可能性を発見しました。さらに、惑星全体が、高エネルギーの陽子と電子からなる、新たに発見された放射線帯に覆われていることも明らかになりました。
カッシーニの最後の燃料は、土星の大気圏深部への最後の急降下のために温存され、そこで蒸発した。それまでに、探査機は土星の環に計22回接近・離脱した。イオン・中性粒子質量分析計（INMS）は、環には水だけでなく、メタン、アンモニア、一酸化炭素、分子状窒素、二酸化炭素も含まれていることを発見した。
「質量分析計がメタンを検出したことは驚きだった。誰もそんなことは予想していなかった」と、サイエンス誌に掲載された論文の共著者で、米国カンザス大学のトーマス・クレイブンス教授は木曜日に語った。
「また、二酸化炭素も観測されましたが、これは予想外でした。リングは完全に水でできていると考えられていました。しかし、最も内側のリングは氷に閉じ込められた有機物でかなり汚染されていることが判明しました。」
分子の旋風が降り注ぎ、INMSに衝突してガス化する様子が検知された。論文の筆頭著者であり、サウスウエスト研究所に所属するカッシーニ探査機INMSチームの主任研究員であるハンター・ウェイト氏は、化合物の混合物がリングから落下する速度はこれまで考えられていたよりもはるかに速く、「毎秒1万キログラムにも及ぶ」と推定した。
土星の最も内側の構造であるDリングの物質は、惑星の大気圏に放出され、そこにある粒子や塵を汚染しています。物質の大きな移動は、リングが永遠に存在するわけではないことを意味していると考えられます。
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「このデータのおかげで、内側のリングの寿命が短くなったことがわかりました。これは、押し出される物質の量が原因です。その量は以前考えていたよりもはるかに多いのです。リングから物質が押し出される速度は、私たちが考えていたよりも少なくとも10倍は速いことが分かっています」とクレイブンズ氏は述べた。
「もし補充されなければ、リングは長持ちしません。バケツに穴が開いたようなものです。木星にも、現在の薄いリングへと進化したリングがあったはずですが、これも同じような理由かもしれません。リングは生まれては消えていきます。何らかの形で新しい物質が供給されない限り、ある時点で徐々に減っていくのです。」
しかし、地球物理学研究レター誌に掲載された論文によると、土星の周囲に発見された新たな陽子帯は、今後もそこに留まるとのことだ。これらの粒子は銀河間宇宙線によって運ばれ、土星の磁場によって閉じ込められている。
Dリングの外縁から28万5000キロメートル以上宇宙空間に広がり、Aリング、Bリング、Cリングを覆っています。陽子放射線帯は28万5000キロメートル以上宇宙空間に広がり、土星の多数の衛星の影響を強く受けており、衛星によって5つの異なる領域に分割されています。
科学者たちは、2004年にカッシーニの磁気圏撮像機器による最初の測定が行われた後、放射線帯が存在する可能性があると信じていた。しかし、ミッションが13年以上経過するまで、それを確認することはできなかった。
「それからわずか13年後、ミッション終了直前に、土星での最初の測定結果をフォローアップし、土星のDリングと上層大気と共存する追加の放射線帯セクターが存在するかどうかを確認する機会が与えられました」と、論文の筆頭著者であり、マックス・プランク太陽系研究所の科学者であるエリアス・ルソス氏は述べた。®
