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土星の輪は雨のように降り注いでいる - 約 1 億年後にはなくなる

NASA の新しい調査により、リング惑星である土星がリングを失いつつあることがわかりました。

ボイジャー 1 号とボイジャー 2 号によって数十年前に行われた観測は、土星が自身のリングをむさぼり食っていることを示している、と NASA は報告しています。これらの印象的な構造を構成する粒子は、土星の重力と磁場によって推進される、塵と氷の雨として惑星に降り注いでいます。

彼らを縛る一つの指輪

この研究は実際、科学者が土星がそのリングで形成されたのか、それとも後でそれらを獲得したのかを解明しようとすることから始まりました。 2 番目のシナリオの可能性が高いように思われる、とチームは報告しています。実際、彼らはリングが 1 億年以内であると見積もっています。チームは、C リングが (仮説上の) 元の B リングのような構造から形成されるのにどれくらいかかるかに基づいて、この年齢を基にしました。参考までに、次の表をご覧ください:

土星がどのようにしてリングを獲得したかについては、かなりの数の理論があります (ここで説明した最も一般的なものについて)。それらが惑星自体よりも若い場合、リングは土星と小さな氷の衛星との衝突の産物である可能性があります.そのようなメカニズムは、リングの現在の構成によってサポートされます — 数ヤードから微視的なサイズまでの水の氷の塊.

それでも、土星が晩年に環を獲得したという発見は、最終的にはそれらを失うという認識によって、おそらく影が薄くなっています。オドノヒューは、土星がまだリングを持っている間、私たちは「周りにいることができて幸運だ」と言います。彼らはおそらく生涯の真ん中あたりにいると彼は付け加えた.コインの反対側は、木星、天王星、海王星の周りに同様に緑豊かな環系を見逃した可能性があるということです。これらの巨大ガス惑星には現在リング システムがありますが、それらは薄くかすかなものです。

黒帯の巨人

土星の環が地球上に降り注いでいるという最初のヒントは、土星の電離圏(帯電した上層大気)の変動、環の密度変動、惑星の 3 つの暗い帯など、(一見)無関係な現象に関するボイジャーの測定値から得られました。これらの帯は、北中緯度の高高度 (成層圏) にある惑星で、1981 年にボイジャー 2 号のミッションで初めて発見されました。

その後、ジャック・コナーニーという名の NASA ゴダード研究者が、これらのバンドを惑星の巨大な磁場に関連付けました (論文はこちら)。 Connerney の仮説は、土星のリングからの帯電した氷の粒子が磁力線を流れ落ちるときにバンドが形成されるというものでした。小さな粒子は、太陽からの紫外線や、リングに衝突する微小流星体から発生するプラズマ雲によって帯電する可能性があります。

本質的に、これらのバンドを形成したのは、惑星の上層大気に注ぐ水でした。水は文字通り土星の成層圏のかすみを洗い流し、光の反射を弱めます — そのため帯はより暗く見えます.

では、実際にリングが雨のように降る原因は何ですか?一般に、それらは、惑星の重力場 (リングを引き下げる) とリングの回転によって生成される遠心力 (リングを外側に押す、つまり「上に押す」) との間の相互作用によって軌道に保持されています。

ただし、土星の磁場が関与すると、事態はさらに複雑になります。先ほど話した荷電粒子は、リングで土星に向かって曲がる惑星の磁場の引力も感じ始めます。リングのいくつかの部分では、この磁力が粒子にかかる力のバランスを劇的に変化させるのに十分であり、遠心力をある程度中和します。重力がかかり、粒子を惑星に引き寄せます。

これらの落下する水の小片は、土星の電離圏で化学反応を起こし、H3+ イオンを生成します。オドノヒューは、ハワイのマウナケアにあるケック望遠鏡を使用して、これらのイオンを検出しました。H3+ イオンは赤外線で光っています。チームは、磁力線が惑星に入る土星の北半球と南半球で、輝く赤外線バンドを見ました。赤外光の出力を分析することで、チームは落下する輪状物質の量 (つまり、それらが分解する速さ) を計算しました。

論文は、落下する氷の最大の流入が土星南部の地域で見られると付け加えています。エンケラドスの氷間欠泉から噴出された物質の一部は、ガス巨人にまで到達することもありますが、これは「完全な驚き」ではないと Connerney 氏は言います。

これまでのところ、結果はかなり堅実です。しかし、チームは、土星が太陽の周りを (29.4 年の軌道で) 周回する様子を観測すれば、その発見を最終的に証明または反証できると述べています。その過程で、土星のリングはさまざまな程度の紫外線にさらされます。これは、リング内の氷の粒子を帯電させます。研究者が、日光への露出のレベルが異なると土星の「雨」の量が変化することを発見した場合、研究の結論は確認されるでしょう.

論文「土星の電離層における「リングレイン」の化学的および熱的応答の観測」がジャーナル Icarus に掲載されました .


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