土星へのカッシーニミッションは1年半前に終了しましたが、科学的な結果は、収集したすべてのデータからまだ得られています。カッシーニが最後の数か月で土星に近づいたとき、ガス巨人のリングを非常に詳細に調べ、それらと惑星自体の間を移動しました。その詳細な調査により、これらのリングを形成するすべての相互作用についてかなりの数の質問が生じました。
Science誌に掲載された新しい論文は、カッシーニのリングを間近に見た結果の一部を紹介しています。
土星のリングシステムの内側には小さな月がたくさんあり、それらの体はリングの大部分を構成する氷の粒子と相互作用します。これにより、リング構造にさまざまな形やテクスチャができます。これは、星の周りの原始惑星系円盤で惑星が形成される方法とよく似ています。つまり、リングは惑星の形成について学ぶために科学者が覗くことができる実験室のようなものです。
「月がさまざまな方法でリングを彫刻している方法のこれらの新しい詳細は、太陽系の形成への窓を提供します...」
カリフォルニア州マウンテンビューにあるSETI研究所の筆頭著者でカッシーニの科学者であるマット・ティスカレノ。
カッシーニ宇宙船がリングを最後に見たときに、塊からストローのようなテクスチャとパターンが見つかりました。この多様性は、それらがどのように正確に形作られたのか、そして相互作用の歴史がそれらを形作ったのは何であるのかという疑問を引き起こします。質問に加えて、色、温度、および化学がリング構造全体でどのように変化するかです。
しかし、多くの科学のように、この研究は両方とも新しい疑問を投げかけ、既存の疑問にいくつかの光を投げかけます。
Fリングは土星のリング構造の中で最も外側の明確なリングであり、おそらく最もアクティブです。数時間程度の小さなタイムスケールで変化する機能が含まれています。 2008年の調査によると、Fリングにはいくつかのムーンレットが動作しており、それらの衝突と重力の影響が、そのリング内のいくつかのクランプと縦方向のチャネルの原因となっています。
この新しい論文では、研究者たちは、同じ長さと向きを持つ、Fリングの一連の衝撃によって生成された縞に焦点を合わせました。彼らは同時にリングを打ったインパクターの群れが責任があると結論します。これは、彗星の破片を原因として除外し、土星を周回する物質の流れがリングの構造を形成する際に果たす役割を強調しているため、重要です。
「月がさまざまな方法でリングを彫刻している方法に関するこれらの新しい詳細は、太陽系の形成への窓を提供します。そこには、内部に埋め込まれた質量の影響下で進化する円盤もあります」カリフォルニア州マウンテンビューの研究所。
カッシーニが2016年12月から2017年4月までのリンググレージングオービット中に撮影したリングのすばらしいクローズアップビューは、3つの異なるタイプの構造を示しています。また、3つのタイプが互いに鋭い境界を持つベルトに存在することも明確に示しています。科学者はベルトに接続されているリングの特性を特定できないため、この理由は不明です。
「粒子の特性について何か異なるものがある必要があります…そして、それが何であるかはまだわかりません。」
カリフォルニア州マウンテンビューにあるSETI研究所の筆頭著者でカッシーニの科学者であるマット・ティスカレノ。
「これは、リングの見え方が、そこにある素材の量の関数だけではないことを私たちに教えてくれます」とTiscarenoは言いました。 「粒子の特性について何か異なるものがある必要があり、おそらく2つのリング粒子が衝突して互いに跳ね返ったときに何が起こるかに影響を与えます。そして、それが何であるかはまだわかりません。」
カッシーニにはさらに不可解な発見があり、その可視および赤外線マッピング分光計（VIMS）によって明らかにされました。名前が示すように、それは可視と赤外線の両方でリングをイメージしました。 VIMSは、Aリングの最も外側の部分に異常に弱い水氷帯を発見しました。その領域は反射率が高いことが知られており、反射率が高いということは、通常、氷の汚染が少なく、水氷帯が強いことを意味するため、これは予想外の結果です。
VIMSにはさらに驚きがありました。科学者は水の氷が土星の環の主成分であることをすでに知っていましたが、アンモニア氷やメタン氷のような他の氷が存在することをかなり確信していました。しかし、VIMSはこれらの2つの氷のいずれも見つけることができませんでした。また、Cassiniが以前にDリングから土星の大気に流れ込んでいるのを発見した有機物質を考えると、そこにあるはずの有機化合物も見つかりませんでした。
「オーガニックが大量にある場合、少なくともメインのA、B、Cリングにある場合、それらは見られます」と、ニューヨーク州イサカにあるコーネル大学のカッシーニVIMS科学者、フィルニコルソンは述べました。 「それらがメインリングの主要なコンポーネントであるとはまだ確信していません。」
これらは土星の科学者にとって興味深い新しい発見であり、説明するために新しいモデルを必要とするパズルです。しかし、どれもカッシーニの最も驚くべき発見を上回ることはできません。土星のリングは以前考えられていたよりもはるかに若いということです。
NASA Ames Research CenterのJeff Cuzziによると、私たちは土星を研究する新しい段階に入っており、これらの新しい発見を説明するために開発された新しいモデルが表示されます。
「私たちはこれまでよりもはるかに多く、より近くに目を向け、新しくて興味深いパズルを手に入れています」とCuzziは言いました。 「リングの進化の新しい詳細なモデルを構築する次のフェーズに着手しているところです。リングは土星よりもはるかに若いというカッシーニのデータからの新しい発見を含みます。」
理解が進歩するたびに独自の疑問が生じるため、科学は刺激的でイライラするものです。これは確かに、土星とその環をカッシーニが最も近く、最もよく見たデータに基づく新しい研究にも当てはまります。
「それは、リングに表示されるものにもう1ノッチを入れて電源を上げるようなものです。 NASAのジェット推進研究所のカッシーニプロジェクトサイエンティスト、リンダスピルカーは次のように述べています。 「追加の解決策を得ることで多くの質問に答えましたが、非常に多くの食欲をそそる問題が残っています。」
出典：
- プレスリリース：NASAのカッシーニは土星リングの新しい彫刻を明らかにします
- 研究論文：カッシーニホイヘンスによる土星系の探査：13年間の発見
- 研究論文：近くの衛星による土星のF環の構造の決定
- NASA：カッシーニミッション
- スペースマガジン：Mimasは土除けのように土星のリングを押し通します
