2月 27, 2024

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新しい研究で土星の驚くべき環を目撃できるのは私たちがいかに幸運であるかが明らかに:ScienceAlert

新しい研究で土星の驚くべき環を目撃できるのは私たちがいかに幸運であるかが明らかに:ScienceAlert

土星の輪は太陽系の宝石の一つですが、その時間は短く、その存在は儚いものであるようです。

新しい研究 彼らは、この環の年齢が4億年から1億年の間であることを示しており、これは太陽系の年齢のほんの一部です。 これは、巨大な惑星に独自の素晴らしい年輪がある時代に生きている私たちが幸運であることを意味します。 研究では、さらに1億年後には消滅する可能性があることも明らかになっている。

この環は 1610 年に天文学者ガリレオ ガリレイによって初めて観察されました。ガリレイは望遠鏡の解像度の限界のため、最初はそれらを土星の本体の両側にある 2 つの小さな惑星であり、土星と物理的に接触しているように見えると説明しました。

1659年、オランダの天文学者クリスティアン・ホイヘンスが出版した。 システマ サトゥルニウム、それらを惑星に触れない薄くて平らなリングシステムとして説明した最初の人物になりました。

また、この 2 つの惑星が太陽の周りを周回するにつれて、地球から見たときにその外観がどのように変化するのか、また、特定の時期にそれらが消滅するように見える理由も示されました。 これは、それらの観察幾何学的形状により、私たちが地球上でそれらを定期的に見ることができるためです。

この環は、適切な双眼鏡や裏庭にある控えめな望遠鏡があれば誰でも見ることができます。 土星の淡い黄色の球体に対して白く輝いているこの環は、ほぼ完全に数十億の水と氷の粒子で構成されており、太陽光の散乱によって蛍光を発します。

1659 年に出版された System Saturnium のページ (米国議会図書館)

この氷のような物質の中に、黒く埃っぽい物質が堆積しています。 宇宙科学では、「塵」という用語は通常、 小さな顆粒 氷よりも著しく暗い、岩石、鉱物、または炭素が豊富な物質。 これらは総称して微小隕石とも呼ばれます。 これらの粒子は太陽系に浸透します。

時折、それらが夜間に稲妻として地球の大気圏に突入するのが見られます。 惑星の重力場は、この惑星の塵の「降下」を拡大または集中させる効果があります。

時間の経過とともに、この落下により惑星の質量が増加し、その化学組成が変化します。 土星は、直径が地球の約9.5倍の約6万km、質量が地球の約95倍の巨大ガス惑星です。 これは、非常に大きな「重力の井戸」(宇宙の物体を取り囲む重力場)があり、塵のような粒子を土星に向けるのに非常に効果的であることを意味します。

衝突コース

環は土星の雲の上空約2,000キロメートルから約8万キロメートルまで伸びており、広大な空間を占めている。 落下する塵がそこを通過すると、リング内の氷の粒子と衝突する可能性があります。 時間が経つにつれて、塵はリングを徐々に暗くし、その質量を増加させます。

カッシーニ・ホイヘンスは 1997 年に打ち上げられたロボット宇宙船です。2004 年に土星に到着し、土星の周回軌道に入り、2017 年のミッション終了まで土星に留まります。 宇宙塵分析装置(CDA)

新しい論文の著者らは、CDA からのデータを使用して、土星の周囲の宇宙にある現在の塵の数と、リング内の暗い塵のような物質の推定質量を比較しました。 彼らは、これらの環が 4 億年も前のものではなく、1 億年も古い可能性があることを発見しました。 これらの時間スケールは長いように思えるかもしれませんが、太陽系の 45 億年の 10 分の 1 にも満たないものです。

これは、環が土星や他の惑星と同時に形成されたわけではないことも意味します。 宇宙的に言えば、それらは太陽系に最近追加されたものです。 土星の存在の 90% 以上の間、土星は存在していませんでした。

デススター

これは別の謎につながります。太陽系のすべての主要な惑星と衛星がはるかに早く形成されたことを考えると、輪はどのようにして最初に形成されたのでしょうか? 環の総質量は、土星の小さな氷の衛星の約半分であり、その多くは表面に巨大な衝突痕跡を示しています。

特にリトルムーンは ミマスデス・スターと呼ばれるその表面には、ハーシェルと呼ばれる幅130キロメートルの衝突クレーターがあります。

これは決して太陽系最大のクレーターではありません。 しかし、ミマスの幅は約 400 キロメートルしかないため、この衝突では月を消滅させるのにそれ以上のエネルギーは必要ありませんでした。 ミマスはリングと同じように水の氷で構成されているため、リングがそのような大変動の衝突によって形成された可能性があります。

宇宙にクレーターがいっぱいある月。
ハーシェル・クレーターを示す土星の衛星ミマス。 (NASA/JPL/SSI)

雨の指輪

その形が何であれ、土星の環の将来に疑いの余地はありません。 氷の粒子に対する塵の粒子の衝突は非常に高速で起こり、氷と塵の小さな破片が親粒子から切り離されます。

太陽からの紫外線により、これらの部品が帯電します。 光電効果。 地球と同様、土星には磁場があり、帯電すると、これらの小さな氷の破片が環系から解放され、惑星の磁場に捕らえられます。

巨大な惑星の重力と調整して、それらは土星の大気圏に向けて降下します。 この「リング状の雨」は、1980 年代初頭にボイジャー 1 号とボイジャー 2 号探査機が土星の短時間飛行中に遠くから初めて観測しました。

最近では 2018年の論文 科学者たちは、カッシーニがリングと土星の雲の頂上の間を飛行したときに、再びCDAから得た塵の数を使用して、時間の経過とともにリングからどれだけの氷と塵が失われたかを調べました。 この研究は、オリンピックサイズの環のプール約1つが30分ごとに土星の大気中に失われていることを示した。

この流量は、現在の質量を考慮すると、リングが 1 億年以内に消滅する可能性が高いと推定するために使用されています。 この美しい環には波瀾万丈の歴史があり、何らかの方法で更新しなければ土星に飲み込まれてしまいます。会話

ギャレス・ドリアン、宇宙科学博士研究員、 バーミンガム大学

この記事はから転載されました 会話 クリエイティブ・コモンズ・ライセンスに基づいて。 読む 元の記事

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