それからほぼ40年になります ボイジャー1 そして 2 ミッションは土星システムを訪問しました。探査機がガスジャイアントによって飛行したとき、彼らは惑星の大気、その多くの月、そしてその象徴的なリングシステムの驚くべき高解像度の画像をキャプチャすることができました。さらに、調査はまた土星がそれらが約1億年で消えるのを見るであろう速度でゆっくりとその環を失っていることを明らかにしました。
最近では、 カッシーニ オービターは土星系を訪れ、12年間以上惑星、その月、その環系の研究に費やしました。そしてに基づく新しい研究によると カッシーニの データによると、土星はそのリングによって予測された最大速度でリングを失っているようです ボイジャー ミッション。調査によると、土星のリングは、ガス巨人によって1億年も経たないうちに消えてしまう可能性がある速度で飲み込まれています。
最近ジャーナルに掲載された研究 イカロス、 NASAのGoddard宇宙飛行センターのJames O’Donoghueに率いられ、NASAジェット推進研究所、宇宙物理学センター、宇宙研究所、レスター大学、ロンドン大学のメンバーを含みました。
によって得られたデータによると ボイジャー 1980年と1981年の調査では、土星のリングからの氷の粒子が土星の磁場にさらされた後、惑星の重力によって引き込まれ、土星の上層大気で塵のような「リングレイン」に変わります。しかし、ジェームズ・ドナヒューが最近のNASAのプレスリリースで指摘したように、状況は最初に疑われたものよりも悪い可能性があります。
「この「リングレイン」により、土星のリングからオリンピックサイズのプールを30分で満たすことができる量の水製品が排出されると推定しています。これだけで、リングシステム全体が3億年で消えますが、これに加えて、カッシーニ宇宙船で測定された土星の赤道に落下したリング材料が検出され、リングの寿命は1億年未満です。これは、土星の年齢が40億年を超えているのに比べて、比較的短いのです。」
カッシーニ 宇宙船が土星とその環の間で22周回する軌道を走る残りの燃料を費やした、グランデフィナーレの一環として土星の環材料の損失を研究しました。これは重要な成果でした。カッシーニクラフトは、あえて宇宙船が行くことのなかった場所に行き、この環境で飛行するように設計されていなかったためです。
それにもかかわらず、 カッシーニ 何を確認した情報を得ることができました ボイジャー 数十年前に観測された探査機は、土星の環についての古くからの謎に答えています。基本的に、科学者達は長い間土星がその輪で形成されたのか、それとも人生の後半にそれらを獲得したのかと長い間考えてきました。この新しい研究は、後者のシナリオである可能性が高く、土星がその歴史の中で比較的最近にそれらを取得したことを示しています。
彼らの研究によると、オドナヒューと彼の同僚は、CリングがBリングと同じくらいの密度からあるものに移行するのに長い時間がかかるので、土星のリングシステムが1億年以上古いとは思えないと推定今日です。この点について、オドノヒュー氏は、リングがまだそこにあったときに人類が幸運だったと説明しています。
「私たちは、生涯の真ん中にあると思われる土星の環系を見ることができて幸運です。ただし、リングが一時的なものである場合、木星、天王星、海王星の巨大なリングシステムが見逃された可能性があります。
前述のように、「リングレイン」の最初のヒントは、 ボイジャー ミッションは、3つの無関係な現象であると考えられていたものの観察から生じました。これらには、土星の帯電した電離層の変動、土星の環の密度の変動、惑星の北中緯度を囲む狭い暗い帯が含まれます。
1986年、NASAのゴダード宇宙センターの研究者であり、最近の研究の共著者であるジャックコナーニーは、これらの暗いバンドを土星の磁場の形状に関連付けた研究論文を発表しました。一言で言えば、彼は土星の環からの帯電した氷の粒子が目に見えない磁力線を流れ落ち、土星の上層大気に水として堆積することを提案しました。
コナーニー氏によると、これらの粒子は、太陽からの紫外線、またはリングに衝突する微小隕石によって引き起こされたプラズマ雲のいずれかによって帯電した。それが起こると、粒子は土星の磁場の引きを感じ、土星の重力によって磁力線に沿って引き込まれ、上層大気にそれらを堆積させます。
次に、これらの氷の粒子が蒸発し、土星の電離層と化学的に相互作用します。これにより、成層圏のヘイズが洗い流されます。これらの領域は反射光では暗く表示され、土星の大気に暗くなったバンドの外観が作成されます。別の結果として、H3 +イオン（3つの陽子と2つの選挙で構成される）として知られる帯電粒子の寿命が長くなります。
これらのイオンの存在は、オドノヒューと彼のチームがコナーニーの理論を確認する方法でした。ケック望遠鏡を使用して、チームはこれらのイオンを赤外線スペクトル（太陽光と相互作用するときに起こる）での輝きのおかげで、土星の北半球と南半球で観測することができました。これらのバンドは、リング平面と交差する磁力線が惑星に入るスポットで観察されました。
次に、光を分析して、土星の電離層と相互作用する雨の量を決定しました。これは、土星の環から氷粒子がどれだけ引き出されているかを示します。彼らが発見したのは、1986年の研究でコナーニーと彼の同僚によって得られた高い値と一致していることでした。
チームはまた、南半球のより高い緯度で輝くバンドを発見しました。これは、土星の磁場がエンケラドスの軌道と交差するスポットです。しばらくの間、天文学者は、エンケラドスの南極地域から定期的に噴火する間欠泉（内部の地質活動の結果である）が土星のEリングの補充に責任があることを知っていました。
この最新の発見は、エンケラドスが放出する氷のような粒子の一部が土星にも降り注いでいることを示しており、これもまた惑星の暗い帯の原因となっています。コナーニーが示したように：
「それは完全な驚きではありませんでした。エンケラドスとEリングも、その古いVoyager画像の別の狭い暗い帯に基づいて、豊富な水源であることがわかりました。」
先を見据えて、チームは土星の季節的な変化の結果としてリングレインがどのように変化するかを確認したいと考えています。土星の軌道周期は29.4年で、その環はさまざまな程度の日光にさらされます。 UV光への露出はリング内の氷粒を帯電させ、土星の磁場と相互作用させるため、露出レベルの変化は上層大気のリング雨の量に直接影響を与えるはずです。
科学者が土星系について以前に保持していた仮定を再考する原因となっているこれらの調査結果は、 カッシーニ ミッション。オービターは2年前に土星の大気圏に突入してミッションを終了しましたが、返されたデータは、土星に関するいくつかの古い理論に挑戦しながら、他の理論に挑戦しています。
NASAゴダード宇宙センターの好意により、土星の消える輪のアニメーションをぜひご覧ください。
