土星の衛星イアペトゥスとその奇妙な「リンジ」。画像クレジット：NASA / JPL / SSI。拡大するにはクリックしてください。
土星よりも観測者にとって神秘的で美しい惑星はありますか？太陽系の4つのガスジャイアントにはすべてリングシステムがありますが、地球からは土星のものしか見ることができません。裏庭の天文学者たちは長い間、2つの明るいリングと暗いカッシーニ分割を目撃することに興奮しており、観測所の望遠鏡は多くの別々のリングとギャップを確認しています。ボイジャーがそれを「フライバイ」にした1980年代の初めまで、私たちは土星の重力とその多くの小さな月によって束縛された1000以上の個々のリングを認識していました。リング自体は、ほこりのモートから岩までのサイズの氷の粒子にすぎません。この複雑なダンスに加わっているのは、衛星です。水星サイズの大気中のタイタンから、タンブリングし、偏心して周回するHyperionまでです。 18世紀後半以来、私たちはタイタン、ミマス、エンケラドス、テチス、ディオネ、レア、イアペトゥスについて知っています。私たちの研究により、土星の環系を形成する上で4つの衛星、パン、アタス、パンドラ、プロメテウスが重要な役割を果たすことが明らかになりました。エンケラドスの反射率の高い表面は氷で構成されており、イアペトゥスは一方が他方よりもはるかに明るいことを知っています...
そして、それが軌道の変化を席巻したときにリングを集めたかもしれません。
1672年に発見されて以来、イアペトゥスの前半球は後縁よりも完全に暗いことがわかっています。 2004年12月に撮影されたカッシーニミッションの画像のおかげで、イアペトゥスの暗い側に大きな赤道の尾根の存在が発見されました。
4月29日にパウロC.C.によって提出された地球物理学研究レターによるとアレシボ天文台のフレイレ、「…この尾根とその上にある半球の暗いコーティングは密接に結びついており、原始土星の環の端との衝突の結果であり、最終的にはイアペトゥスの軌道の突然の変化によって引き起こされます。 」。フレイレは言います。「その独特の性質のために、私たちは今後、イアペトゥスの赤道の尾根を単に「尾根」と呼び、この特徴が通常の用語の尾根ではないことを意味します。つまり、造構プロセスによって引き起こされた山脈です。このモデルは、この衛星のすべてのユニークな機能を自然に説明しています。おそらく、太陽系天文学における最も古い謎の1つに対する解決策です。」
カッシーニフライバイイメージングの科学的目標の1つは、カッシーニレジオと呼ばれるイアペトゥスの暗い面に光を当てることでした。研究者の驚いたことに、それは太陽系で発見された他のものとは異なる大きな赤道の尾根を明らかにしました。イメージングチーム。手がかりの大部分は、リングシステムと形成している衛星がかつて土星自体をどのように周回したかを示しています。
太陽系（および小規模では土星系）の形成に関する現在の理解は、多くの小惑星（および原始衛星）が、後で不安定になった軌道で始まった可能性があることを示しています。彼らは互いに衝突したり、他の人との密接な出会いによってシステムから追い出されたりした可能性があります。土星の場合、土星の重力に近づくと潮汐的に破壊され、リングシステムが形成された可能性があります。惑星により近い、「ロシュゾーン」として知られる地域では、土星の潮汐力によって、リング粒子からの原始衛星の形成が妨げられます。リング衝突理論がカッシーニがイメージしたものと一致するためには、イアペトゥスは軌道が不安定なこれらの衛星の1つでなければなりませんでした。
証拠は、何かがリング素材と衝突する前にイアペトゥスの軌道を変更したという事実を示しています。これが起こらなかった場合、リングは現在リングに埋め込まれている衛星によって証明されているように、イアペトゥスの重力に調整されていたでしょう。これらの衛星の場合–衝突シナリオは発生しません。イアペトゥスの状況では、その軌道は必然的に偏心しているか、イアペトゥスとリング粒子の間に速度差はなく、衝突も発生しません。
リングによる影響は、この変更された軌道がロシュゾーンの外縁にペリサチリウムを持っていたことも示唆しています。これは、イアペトゥスがおそらく現在の軌道よりも土星にかなり近いことを示す手がかりです。 「衝突の時のイアペトスの軌道は赤道であったことを示すリンジの存在」とフレイレは言います。「さもなければ、現在の傾きではリングとの衝突は鋭いエッジを生成しませんが、かすかに暗いコーティングのようなものです。主要な半球の。」結論として、赤道と偏心軌道を持つ衛星は、他の衛星とさらに相互作用する可能性が非常に高く、別の軌道に再び変更する手段を提供します。
これで準備が整いましたが、このユニークなリンジの撮影された画像はどのように理論をサポートしていますか？ Freire氏は、「リング衝突のシナリオでは、赤道で正確に線形フィーチャが自然に生成されます。これは、リング平面と月の表面と（以前は）赤道軌道との幾何学的交差点です。」テクトニクスは非常に慎重に検討されていますが、赤道に正確に位置するこのような完全に線形な構造は、構造過程から生じる可能性は低く、Iapetusは火山活動の兆候を示していません。
「リンジのもう1つの重要な特徴は、その高さが経度によって非常にゆっくりと変化することです」とフレイレは言います。「これはリングからの物質の堆積から予想できますが、そのような一定の高さはどのテクトニックな特徴でも観察されていません。リンジの起源がテクトニックであり、暗いコーティングの前にあった場合、それは必ずしもカッシーニレジオに限定されるべきではありません。コーティングが古くなっている場合は、ヤペトスの内部から湧昇した隆起部から構築されたリンジは、周囲の表面よりもはるかに明るいはずです。」
Cassini Imagingが提供した情報には、かなりの分析が行われています。尾根の長手方向の長さは180度未満です。これは、Iapetusが完全にリング領域の内側にあったことはないことを示しています。これは、リングエッジにちょうど衝突したことを示しています。天体力学の考慮事項は、リングエッジとの衝突が、衛星の表面に対する粒子の衝突の東向きの動きを引き起こしたはずであることを示しています。 「これは観察された重要な事実を説明しています。カッシーニレッジョは、リンジに対して北/南方向で対称ですが、東/西方向ではそうではありません。」この衝突モデルは、影響が垂直に近づく西側でリンジが高くなり、その後東に向かってゆっくりと脱線することを示唆しています。これは画像でサポートされている事実です。線に沿って毎秒何百万ものインパクトクレーターが形成されるため、このパターンは紛れもなくなります。衝突する粒子に含まれる氷の昇華は、リンジから離れて強い圧力勾配を持つ一時的な大気を生成します。この勾配は、細かいダストを運ぶことができる高速風を生成します。フレイレは言う、「私たちの仮説では、そのような風によって堆積した塵は、今日カッシーニレジオとして知られている地域の暗いコーティングです。」このようなシナリオは他の証拠によって裏付けられています。「カッシーニレジオの端に観察された暗い縞は、「ほこり」を堆積させたのが赤道から吹く風であったことを示しています。カッシーニの画像では、塵がクレーターの縁から下に堆積していることがはっきりと示されているので、これは確かです。」カッシーニイメージングチームのリーダー、キャロリンポーコが示唆したように、これは赤道からの粒子の弾道飛行では説明できません。雰囲気がないため、現在のイアペトゥスでは生産できません。かつて存在していた一過性の雰囲気が不可避であるという結論。
これらのエキサイティングな発見は、本当に土星の環の1つによる初期の影響からのものであるのでしょうか？手掛かりは確かにパズルのピースをきちんと合わせているようです。パウロフレイレのような研究者たちの研究のおかげで、私たちは333年前の太陽系の謎を解いたかもしれません。
Tammy Plotnerによって書かれました。貢献してくれたPaulo Freireに感謝します。
