土星太陽系の指輪物語とも言える『スター・ウォーズ』は、私たちを驚かせ続けて止まない。数十年にわたって研究されてきたが、最近の研究では全く予想外の興味深い現象が明らかになった。その有名な環は惑星を飾るだけでなく、 上層大気を変化させ、加熱する。これは、太陽系で2番目に大きい惑星について私たちがこれまで知っていたことを書き換える発見です。
数十年にわたって気づかれなかったこの現象は、NASAとESAの複数の宇宙ミッションの協力により確認されました。鍵となるのは、 紫外線 そして、それが土星の大気の組成と温度の変化をどのように明らかにするのか。すべてが、リングからの小さな粒子が惑星に降り注ぎ、大気の構造を変えていることを示しています。
土星：独特の個性を持つ巨大ガス惑星
堂々とした環系と太陽系で2番目に大きい体積を持つ惑星である。 土星は真の宇宙の巨人だ。太陽から約1.426億120.000万キロメートル離れており、赤道直径はXNUMX万キロメートルを超えます。主に 水素とヘリウム、固体表面がありません。しかし、その深部には鉄、ニッケル、その他の重い物質で構成された固体の核が存在する可能性があると推測されています。
1.800 km/hに達する強力な風によってかき混ぜられた大気は、ベージュ、黄色、灰色の帯状の模様を形成している。 大規模で予測不可能な嵐。観測された最も興味深い現象の一つは、 北極の六角形常に回転する空気のジェット気流によって形成される安定した構造。
土星の環：構成、構造、そして謎
土星の7つの主な環はA、B、C、D、E、F、Gと名付けられ、 アルファベット順に並んでいない 惑星からの距離ではなく、発見された場所によって決まります。それらは主に 氷片、岩、塵中には小さなものから山ほどの大きさのものまであります。これらの粒子は驚くべき精度で土星の周りを回り、宇宙で比類のない視覚的な光景を作り出します。
最新のデータによると、 指輪は永遠ではない。これらは10万年から100億年前に形成されたと推定されており、重力と電磁力によってリングの物質が惑星に向かって落ちる、いわゆる「リングレイン」現象により、約300億年後には消滅する可能性があるとされている。
予想外の発見：土星の環が土星の大気を熱する
40年以上もの間、天文学者と天体物理学者は重要な詳細を見落としていました。天文学者の介入が必要だった ロトフィ・ベン・ジャッフェル そして何年にもわたるデータ収集により、 リングは惑星の上層大気で熱を発生させている。太陽系における全く新しい現象。
すべては、過剰な 紫外線 それは熱い水素のスペクトル線として現れました。この異常は、象徴的なミッションに搭載された機器によって検出されました。 ボイジャー1号と2号、カッシーニ、国際紫外線探査機、ハッブル宇宙望遠鏡.
30年にわたってデータを比較・調整した結果、この紫外線放射は一定のままであることが判明し、太陽の変動を排除し、土星の内部現象を直接示していることが示された。最も一貫した説明は リングからの塵や氷が特定の緯度に降り注ぐことで、大気の組成と温度が変化しています。.
研究がどのように実施され、どのようなミッションが関与したか
ベン・ジャッフェルが率いる研究では、 複数の宇宙ミッションからのデータの統合。彼らはそれぞれ、パズルの重要な部分を構成しました。
- ボイジャー1号と2号: 80年代に土星を通過した際に初めて紫外線の増加が検出された。
- 国際紫外線探査機: 1978年以降、紫外線観測を実施しました。
- TELハッブル: その画像分光器（STIS）は、古いデータと新しいデータの較正に役立ちました。
- カッシーニ： 最も完成度の高いミッションは2004年から2017年まで運用され、その寿命の終わりには文字通り惑星の大気圏に突入した。
ミッション間で紫外線スペクトルを比較すると、 データ間の完全な一貫性。この一貫性は、過剰な放射線が人為的なものでも測定エラーでもなく、土星内部の真の現象であることの決定的な証拠となった。
この温暖化の原因は何でしょうか?
分析によれば、 いくつかの要因の組み合わせ この大気の温暖化の原因は次のとおりです。
- 微小隕石の衝突 リングから粒子を払い落とします。
- 太陽風 氷の塵を土星に向かって押しやる。
- 太陽からの紫外線 リング粒子を励起し、化学相互作用を生み出します。
- 電磁力 荷電粒子を惑星の方向に引き寄せます。
これらの粒子はすべて、 絶え間ない滝主に原子水素に影響を与えます。この相互作用により構成が変化し、 測定可能な温度上昇 特定の高度で。
将来の応用: リングを持つ太陽系外惑星を検出できるか?
この発見の最も興味深い点の一つは、 太陽系外惑星の探索。ベン・ジャッフェル氏によると、遠方の恒星系の他の惑星でも同様の紫外線の過剰を検出できれば、土星のような環の存在を推測できるという。
この発見は、 「exorings」を検索これは、宇宙の他の場所における惑星の進化や、惑星の大気と周囲の物質との相互作用を理解する上で非常に重要となる可能性がある。
さらに、カッシーニミッションによる並行調査では、 これらの粒子には有機物が含まれている可能性があるこれにより、その起源や、環の構造やエンケラドゥスやタイタンなどの衛星に複雑な物質が存在する可能性について、多くの疑問が生じます。
土星は最も研究されている惑星の一つであるにもかかわらず、宇宙規模の驚きを提供し続けています。リングが大気に与える影響は、これまでの惑星の行動モデルに疑問を投げかけるだけでなく、宇宙の他の場所にある同様のシステムを検出する鍵となる可能性もある。かつては単純な天文学上の装飾と思われていたものが、今では現代の天体物理学に多大な影響を与える複雑な物理現象であることが明らかになっています。
