カッシーニ探査機は、2017 年 9 月 15 日、巨大ガス惑星の渦巻く大気に意図的に突入することで、13 年間に及ぶ土星の研究を終了し、文字通り栄光の炎の中で滅びました。墜落は、カッシーニがグランド フィナーレを行った最後の数か月の猛烈な研究の後に起こりました — 宇宙船が惑星とその環の間を 22 回潜るのを見たセンセーショナルで死に挑むダンスです。
新しい視点がよくするように、これは驚きを明らかにしました。以前は、惑星科学者は、土星の環は太陽系自体と同じくらい古いもので、約 45 億歳であると想定していました。しかし、リングの奥深くに隠された宇宙の手がかりにより、一部のカッシーニ科学者はこの数字を大幅に修正しました。輪は太陽系ほど古いものではないと彼らは主張し、今年の夏にジャーナル Science に掲載された論文で主張しました。 .それらは、恐竜が地球を歩き回った 1 億年ほど前に出現しました。
指輪と恐竜の時代を結びつけるメディアの報道が爆発的に増加したことで、一般の人々の目に新しい発見が急速に固まりました。 「土星の輪は何歳ですか」という検索フレーズを入力すると、Google は「1 億年」という回答を返します。
コート・ダジュール天文台の惑星科学者であるオーレリアン・クリダは、この決定的な宣言に信じられませんでした。 「リングが若くて終わったという評価方法に少し腹を立てました」と彼は言いました.
彼と他の懐疑論者は、リング汚染の物理学からリング自体の起源まで、議論には多くの潜在的な問題があると指摘しています.宇宙航空研究開発機構の惑星科学者である兵頭龍樹氏は、「リングは若く見えますが、それはリングが本当に若いという意味ではありません。 「検討していないプロセスがまだいくつかあります。」
この仮説に応えて、Crida は Nature Astronomy の解説を共著しました。 、9月に公開され、不確実性の連なりを提示しました。クリダ氏によると、リングの恐竜時代は人目を引く主張ですが、不快な現実を回避できます。カッシーニの英雄的な功績にもかかわらず、ボイジャー探査機が最初に土星をよく観察したときの「ほぼ 40 年前に比べて、私たちはそれほど進んでいるわけではありません」と、ボルダーにあるサウスウェスト研究所の惑星科学者であるルーク ドネスは述べています。コロラド。
若い年齢の支持者は、自分の仕事を支持します。カリフォルニア大学バークレー校の惑星科学者であり、Science の共著者である Burkhard Militzer は、次のように述べています。 紙。 「それが自然な進め方です。」
議論は、リングの年齢の狭い問題以上のものです。土星の輪の年齢は、生命を支える可能性のある世界エンケラドスを含む土星の衛星の多くを理解する方法に影響を与え、その凍った海は影響を受けます。また、400 年以上前にガリレオが土星の輪に最初に驚嘆して以来、人間が疑問に思ってきた土星の輪に関する究極の疑問の答えに近づくことにもなります。
スケールからの年齢
岩石中の放射性物質の崩壊を利用して、岩石の年齢を割り出すことができるため、私たちは地球の年齢を知っています。惑星地質学者は、月や火星の岩石についても同じことを行っています.
アイダホ大学の惑星科学者であるマシュー・ヘドマンは、土星の輪は主に微量の岩石を含む氷片で構成されているため、この種の分析には向いていないと述べています。つまり、推定年齢は状況証拠に基づいている必要があります。
その証拠の一部はほこりから来ています。氷の輪は雪原に似ていると考えてください。最初はきれいだったのに、遠くからの煤が徐々にそれを汚していきます。雪の年齢を推定するために、科学者はすすが落ちる速度と、すでにそこにあるすすの総量を測定する必要があります。
カッシーニはその最初の部分を宇宙塵アナライザーで行い、土星の環がより暗い物質、つまり岩石の塵と有機化合物の混合物によって着実に汚染されていることを発見しました。この物質のほとんどは、海王星の軌道を超えた氷の物体の遠い源であるカイパーベルトからの微小隕石によって運ばれています。探査機はまた、すす状の物質が現在、土星の氷のリングの約 1% を占めていることも発見しました。
リング内の宇宙のすすの総質量を明らかにするために、研究者はリング自体の重量を量る必要がありました。ありがたいことに、カッシーニのグランド フィナーレはまさにそのような機会を生み出しました。探査機がリングをくぐり抜けたとき、すべてのポイントで正味の重力を正確に測定しました。重力場は物体の質量に依存するため、この偉業により、科学者はリング システム全体を直接計量することができました。
すすの量とその落下速度に関するこの情報から、科学者たちは、そのことわざにある雪原が汚れていることに気付くまでに 1,000 万年から 1 億年かかると見積もっています。調査結果は概ね好評でした。 「今日のコミュニティのほとんどは、リングが最近形成されたと確信しています」と、ローマのサピエンツァ大学と科学の航空宇宙工学の専門家、Luciano Iess 氏は述べています。 研究の筆頭著者。
しかし、汚染の議論は完璧ではありません。 Dones 氏は、流入する汚染を分析している Cassini チームが正確な割合を決めていないと指摘しています。いくつかの会議のプレゼンテーションでさまざまな値が示されていますが、最終的な数値はまだ公開されていません。 科学 論文では、研究者はこれらの値の1つを選択し、若々しいリング年齢を考え出しました.しかし、このあいまいさが「多くの驚きを引き起こしている」と、NASA のエイムズ研究センターの惑星科学者であり、汚染を分析しているカッシーニ チームのメンバーであるポール エストラーダは述べています。
汚染率も比較的最近変化した可能性があります。 「現時点で爆撃率が異常に高い可能性があります」とクリダ氏は言いましたが、何がそのような急上昇を引き起こすのかはわかりません.テキサス州サンアントニオにあるサウスウェスト研究所の惑星科学者であるトレーシー・ベッカーは、理論的には、土星への将来のミッションは、古い月から岩石のコアを掘り出すことができると述べた.しかし、そのような任務は数十年先になるでしょう.
また、リングの暗化の背後にある物理学も完全には理解していません。カイパーベルトからのマイクロメテオロイドは、リングの氷の塊に非常に高速で衝突するため、衝突は小さな爆発のようであり、マイクロメテオロイドの多くが付着していないことを示唆しています.これは、文献でごまかし要因につながりました — 微量隕石物質の 10% が氷にくっついて、それを汚染すると推測しています.
Dones 氏は、コロラド大学ボルダー校のダスト加速器研究所は、この衝突プロセスを再現し、汚染物質の持続力についてより良いアイデアを提供できる可能性があると述べました。しかし今のところ、私たちは暗闇の中にいます.
クリダの解説はまた、秘密の惑星スクラバーが汚染を除去して、リングを一見若々しく見えるようにしている可能性があることを示唆しました。リングからの物質が土星の表面に降り注ぐことは、ボイジャーの時代から知られていました。しかし、その物質が何でできているかはわかっていません。カッシーニは、2 つの別々の機器を使用して雨を測定しました。どちらも、驚くほど氷が含まれていないことを発見しました - わずか24%です。宇宙航空研究開発機構の惑星科学者であるジェームス・オドナヒュー氏は、「リングの95%以上が水であると測定されていることを考えると、これは非常に紛らわしいです。 「雨」は優先的に汚れを落としますが、その理由は誰にもわかりません。
「リングを掃除しているものがあります」とクリダは言いました。 「それが何であるかはわかりませんが、今では観察された事実であり、単なる推測ではありません。」
クリダ氏によると、微小隕石の衝突によって放出された氷は、放出された汚染物質が雨のように降り注いでいる間に、リングに再付着する傾向があるとのことです。ベッカーは、氷がこのように再付着しているかどうかに関係なく、汚染は衝突によって優先的に放出されていると推測しています。そして兵頭は、エンケラドスの南極の間欠泉がさらに水を加え、リングの汚染を薄めているのではないかと考えています。しかし、確かなことは誰にもわかりません。
しかし、大掃除が行われていると誰もが信じているわけではありません。 「物を汚すのは簡単です」とミリツァーは言いました。 「掃除が大変」
どこから来たのか
クリダ氏によると、汚染の議論が正しい場合はどうなるでしょうか?リングが宇宙塵の絶え間ない流入に常にさらされていて、リングの年齢がせいぜい 1 億年であるとしたらどうでしょうか。次に、リングが最近どのように形成されたかを説明する必要がありますが、これは難しい見通しです.
まず、リングの作成者がわからないため、いつでもオリジン ストーリーを割り当てることは困難です。リングは、土星の重力潮汐によってバラバラに引き裂かれた彗星の痕跡、または彗星と氷の月の間の衝突の産物、またはいくつかの月の軌道を乱してそれらを互いに衝突させた何かの結果である可能性があります. .
ミリッツァー氏によると、土星の氷のループへのサンプルリターンミッションは、全滅してリングを偽造するために使用された元の体の残骸を見つけることができた.しかし、そのようなミッションは予定されていません.
第二に、太陽系の最初の 10 億年ほどはピンボールのような大混乱であり、原始惑星系の天体が絶えず衝突していました。クリダ氏によると、最近は状況がはるかに落ち着いており、土星の輪につながる壊滅的な衝突が発生する可能性ははるかに低くなっています。最近の大変動でそれらが形成された場合、そのような出来事は私たちの見方を劇的に変えるだろう、とミリッツァーは言った.
NASA のジェット推進研究所のカッシーニ プロジェクトの科学者であるリンダ スピルカー氏は、土星の衛星の発達は環の発達とある程度関連しているため、手がかりは土星の衛星にある可能性があると述べています。しかし、彼ら自身の物語も、その起源から年齢まで、不確実性に満ちています.
2016 年のモデルでは、衛星の現在の位置を使用して時間を遡って見ると、約 1 億年前に中型の衛星のペアが互いに衝突したときにリングと内側の衛星の現在のシステムが作成された可能性があることが示唆されています。
しかし、現在私たちが見ているリングを形成するそのような衝突の能力は活発な論争である、と Dones は言った。たとえば、2017 年のよく議論された研究は、今日の指輪を作るのに十分な材料が利用できなかったであろうことを示唆しています。 「うまくいきません」とクリダは言い、この 2 つの月の衝突がこれらすべての月と環を作り出した唯一の方法は「魔法」によるものだと付け加えました。
「リングが古いか若いかという問題は、いつの日か決定的に答えられるでしょう」とベッカーは言いました.しかし現時点では、「決定的なことを言う前に議論すべきことがまだたくさんある」という十分な証拠が双方にある.
過去は不明確ですが、未来はより確実に見えます。リングは永続的に見えるかもしれませんが、その逆です。ハワイのマウナケア火山の頂上にある望遠鏡からの観測では、リングから雨が降る物質の急流が見つかりました。科学者がこれをカッシーニが検出した物質に追加すると、リングは 1 億年で完全に消滅すると推定されます。
「天文学の象徴」である土星のリングの時代は終わりに近づいているようだと、クリダ氏は述べた。多くの人と同じように、彼は人類と指輪が共存することを幸運だと考えています — 彼らが持つ秘密について議論する機会をたくさん与えてくれます.
この記事はに転載されました Wired.com .
