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土星の環は私たちが考えていたよりもはるかに古いかもしれない

2016年にカッシーニ探査機によって撮影された土星とその環NASA/JPL-カリフォルニア工科大学/宇宙科学研究所 モデリング研究によると、土星の環はこれまで考えられていたよりもはるかに古く、土星とほぼ同時期に形成された可能性がある。しかし、すべての天文学者が納得しているわけではなく、土星の輪が比較的若いと計算したチームの一員だった研究者は、今回の研究結果は彼らの発見を変えるものではないと主張している。 20世紀のほとんどの間、科学者たちは土星の輪が約45億年前に土星とともに形成されたと考えていた。しかし、NASA のカッシーニ探査機が 2004 年に土星を訪れたとき、その環には宇宙塵として知られる小さな宇宙の岩石による汚染が著しくないことがわかりました。この原始的な外観は、彼らがはるかに若いことを示しており、2023年の推定では彼らの年齢は1億年から4億歳の間であると考えられています。 今回、日本の宇宙科学研究所の兵頭龍樹氏らは、土星の環はこれまで考えられていたよりも宇宙塵による汚染に対してはるかに耐性があり、長期間にわたってきれいな外観を維持できると計算した。兵藤氏と彼のチームは、環の新しい年齢を計算していないが、天文学者がかつて信じていたように、環が地球と同じくらい古い可能性があると示唆している。 兵頭氏らはまず、土星の重力で加速された高速の宇宙塵がリングにどのように衝突するかをシミュレーションした。彼らは、衝突によって衝突した粉塵が蒸発するほどの極端な温度が生じることを発見した。この蒸気は、雲の中に広がった後、カッシーニが観測した粒子と同様に、荷電したナノ粒子に凝縮すると考えられます。 次に研究者らは、これらの粒子が土星の磁場の中をどのように移動するかをモデル化したところ、リング上に定着するのはごく一部で、大部分は土星の大気中に引き込まれるか、宇宙に弾き返されることが判明した。 「土星の輪による降着効率はわずか数パーセントで、これまでの想定よりもはるかに小さいです」と兵頭教授は言う。これにより、これまでの環年齢の推定が数億年から数十億年延びる可能性があると同氏は言う。 コロラド大学ボルダー校のサーシャ・ケンプ氏は、土星の環の年齢について、より初期の、はるかに若い推定値を計算したチームのメンバーであるが、彼と彼の同僚は、環の汚染効率だけではなく、より複雑な方法を使用したと述べている。物質がリングに到達してから消えるまでに時間がかかります。兵頭氏と彼の同僚が計算した値は、その年齢に関する全体的な結果を変えるものではないとケンプ氏は言う。 「これは、本当に振り出しに戻らなければならないと言っているわけではないと確信しています。」 しかし兵頭氏は、汚染効率の低下によって時代は劇的に変わるはずだと主張する。 「彼らは効率を 10% と想定していましたが、私たちは 1% と報告しました。方程式から、それが10億年、あるいは10億年になることがわかります。」 ケンプ氏はまた、新しいシミュレーションでは土星の輪が固体の氷の粒子でできていると仮定しているが、実際の輪は研究でモデル化されたものよりはるかに大きなサイズの柔らかい粒子でできていると述べた。 「これらのかなり複雑で柔らかい構造の中に粒子を発射すると、そのような衝突の結果は大きく異なるでしょう」と彼は言います。 兵藤氏は、この仮定は多くの同様の研究の標準であると主張する。 「氷の違いがどのような影響を与えるかは誰にも分かりません」と兵藤氏は言う。 「効率がさらに低下する可能性もあれば、そうでない可能性もあります。」 フランスのパリ天体物理学研究所のロトフィ・ベン・ジャッフェル氏は、どちらの年齢推定研究にも関与していないが、今回の研究は、環が近年主張されているほど若くないことを示唆していると述べた。 「これは、惑星環系の形成と進化という根本的な問題を適切に扱うために必要なモデリングの取り組みが欠けていたことに向けた前向きな一歩となる」と彼は言う。 しかし、兵頭氏と彼のチームは、環の年齢をより正確に割り出すことができるように、環の汚染をより正確に推定するためにモデリングを改善する必要がある、と彼は言う。 トピック: #土星の環は私たちが考えていたよりもはるかに古いかもしれない