土星の輪は約 100 億年前のものですが、なぜそんなに最近形成されたのかは不明です。 帯状巨星は、太陽を周回する平面に対して 26.7 度の角度で自転しています。
Since 土星の傾き こまのように、海王星の軌道とほぼ同じ速度で歳差運動を行うため、天文学者は長い間、この傾きは隣接する天体との重力相互作用に起因するという仮説を立ててきました。 ネプチューン.
XNUMX つの惑星はかつて同期していた可能性がありますが、 マサチューセッツ工科大学（MIT） そして他の大学はそれを発見しました 土星 それ以来、海王星の引力を逃れてきました。
この惑星の再編成の原因は何ですか?
チームは新たな仮説を思いつく。 彼らは、土星系には以前にさなぎという名前の追加の衛星が含まれていたと提案しました。 一緒に 他の月、さなぎは数十億年にわたって土星を周回し、海王星と共鳴してその傾き、つまり「傾斜」を維持する方法で惑星を引っ張ったり引っ張ったりしました。
しかし、さなぎは約 160 億 XNUMX 万年前に不安定になり、放牧の衝突で惑星に近づきすぎて、衛星を引き裂いたと考えられています。 月の喪失は、土星を海王星の引力から解放し、現在の傾きを与えるのに十分でした. さらに、さなぎの破片の一部が軌道上に浮遊したままであり、最終的に小さな氷の塊に分裂して、惑星の特徴的な輪を形成した可能性があります。
天文学者は、この行方不明の月が 100 つの長年の謎を説明できることを示唆しています: 土星の現在の傾斜と、土星自体よりもはるかに若い約 XNUMX 億年と推定されたその環の年齢です。
マサチューセッツ工科大学の惑星科学教授であり、新しい研究の主執筆者であるジャック・ウィズダムは、次のように述べています。 「蝶のさなぎのように、この衛星は長い間休眠状態にあり、突然活動を開始し、リングが出現しました。」
2000 年代初頭、科学者たちは、土星が重力共鳴または海王星との関係のために傾いた軸を持っているという仮説を立てました。 しかし、2004 年から 2017 年まで土星を周回した NASA の探査機カッシーニは、この問題に新たな視点を与える発見をしました。 タイタンは、土星最大の衛星であり、予想よりも速い速度で年間約 11 cm の速度で土星から移動していることが発見されました。 この急速な移動とその引力により、科学者は月が土星を傾け、海王星との共鳴を維持することに関与している可能性が高いと結論付けることができました。
マサチューセッツ工科大学の惑星科学教授であり、新しい研究の主執筆者であるジャック・ウィズダムは、次のように述べています。 「この問題を解決するには、土星の慣性モーメントを決定する必要がありました。」
この新しい研究では、科学者は、探査機が重力場を正確にマッピングするために非常に接近したミッションのフェーズである「グランドフィナーレ」でカッシーニが行った最後の観測のいくつかを使用して、土星の慣性モーメントを突き止めようとしました。地球全体の周り。 重力場は、惑星上の質量の分布を決定するために使用できます。
彼らは土星の内部をモデル化し、カッシーニが観測した重力場と一致する質量分布を特定しました。 驚くべきことに、この新たに特定された慣性モーメントは、土星を海王星との共鳴のすぐ近くに配置しました。 惑星はかつて同期していたかもしれませんが、もはや同期していません。
彼らは、軌道ダイナミクスを進化させるシミュレーションを実行することから始めました。 土星とその衛星 時間をさかのぼる。 彼らは、既存の衛星間の自然な不安定性が惑星の傾きに影響を与えた可能性があるかどうかを判断したいと考えていました. この検索は空になりました。
科学者たちは、歳差運動として知られる惑星の自転軸が時間の経過とともにどのように変化するかをよりよく理解するために、それを説明する数式を再検討しました。 この式の XNUMX つの項には、すべての衛星からの寄与が含まれています。 チームは、この合計から衛星が XNUMX つ取り除かれると、惑星の歳差運動に影響を与える可能性があると考えました。
シミュレーションを実行することにより、科学者はさなぎの特性 (質量と軌道半径、および土星を共鳴からノックアウトするために必要な軌道ダイナミクスを含む) を決定しました。 彼らは、土星と海王星の間の共鳴が惑星の現在の傾きを引き起こし、土星の XNUMX 番目に大きい衛星イアペトゥスとほぼ同じ大きさの衛星さなぎが失われたことで、土星が共鳴を避けることができたと結論付けています。
科学者たちは、 「200 億年から 100 億年前のどこかで、さなぎは混沌とした軌道帯に入り、イアペタスとタイタンとの接近遭遇を数回経験し、最終的に土星に近づきすぎた。破片が散らばったリングとして惑星を一周します。」
「さなぎの喪失は、土星の歳差運動と現在の傾き、そしてその輪の形成の遅れを説明しています。」
知恵 と, 「これはかなり良い話ですが、他の結果と同様に、他の人が検討する必要があります。 しかし、この失われた衛星は、不安定になるのを待っていたさなぎにすぎなかったようです。」
ジャーナルリファレンス：
- ジャック・ウィズダム 他衛星の喪失は、土星の傾斜と若いリングを説明することができます. 科学。 DOI： 10.1126 / science.abn1234
