土星には常に環があったわけではない、新たな研究で確認

土星の特徴的なリングは比較的新しいアクセサリーであることが判明した。5月12日にサイエンス・アドバンス誌に掲載された研究 土星そのものの年齢が約45億歳であるのに対し、この惑星の色鮮やかな環の年齢は4億歳以下であることが判明した。

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土星の環は 4 世紀以上にわたって天文学者を魅了してきました。1610 年、有名なイタリアの天文学者ガリレオ・ガリレイが望遠鏡で初めて環を観察しましたが、それが何であるかはわかりませんでした。19 世紀までに、スコットランドの科学者ジェームズ・クラーク・マクスウェルは、環は固体ではなく、実際には多くの個別の部分で構成されていると結論付けました。

20 世紀を通じて、リングは土星と同時に誕生したと想定されていました。このため、いくつかの疑問が生じました。特に、リングがなぜピカピカにきれいなのかという疑問です。その理由を解明するために、研究チームはアレルギー患者やきれい好きを悩ませる物体、つまり塵に注目しました。小さな岩石質の粒子が太陽系を絶えず洗い流しており、この物質の流れが惑星の天体に薄い塵の層を残すことがあります。土星の氷のリングもその 1 つです。古い家のほこりっぽい表面に指を走らせるのと同じように、研究チームはこれらの塵の層を使って、土星のリングに層がどのくらい速く形成されるかを調べました。

「リングを家の中のカーペットのように考えてください」と、研究の共著者でコロラド大学ボルダー校の物理学者サッシャ・ケンプ氏は声明で述べた。「きれいなカーペットを敷いておけば、あとは待つだけです。ほこりはカーペットの上に落ちていきます。リングについても同じことが言えます。」

2004年から2017年まで、研究チームはNASAのカッシーニ宇宙船の後継機に搭載されていた宇宙塵分析装置と呼ばれる機器を使用した。バケツ型の宇宙塵分析装置は、飛び交う小さな粒子をすくい上げる。

研究チームは13年間にわたり、土星のすぐ近くから来た163個の塵を集めた。その塵を使って、土星の環が宇宙空間で塵を集め始めてからおそらく数億年ほどしか経っていないと計算した。つまり、宇宙空間で見ると比較的新しい環だ。

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「リングの年代は大体わかっていますが、それでは他の問題は解決しません」とケンプ氏は言う。「そもそもこれらのリングがどうやって形成されたのか、いまだにわかっていません。」

研究チームは、この惑星間塵が土星の環の1平方フィートあたりに毎年追加する塵の量は1グラムにも満たないと推定した。これは大量の塵ではないが、それでも数百万年かけて蓄積されることになる。

科学者たちは現在、7つのリングが無数の氷の塊でできており、そのほとんどは岩石ほどの大きさであることを知っています。リングの氷の重さは土星の衛星ミマスの約半分で、土星の表面から175,000マイル近くまで広がっています。

宇宙塵の今後の研究では、NASAの今後のエウロパ・クリッパー・ミッションに搭載されるより高性能な塵分析装置のおかげで、惑星の年齢についてさらに詳しく明らかになる可能性がある。このミッションは2024年10月に打ち上げられる予定で、木星の衛星エウロパを調査し、この氷の衛星が生命に適した環境を保てるかどうかを調べる予定だ。