土星の斜めの環の起源は失われた古代の衛星に遡るかもしれない

土星の中央部を渦巻く色鮮やかな環は、太陽系の惑星の中で土星を際立たせる唯一の特徴ではありません。「ベルト型巨星」と呼ばれるこの2番目に大きい惑星は、太陽の周りを回る面に対して26.7度の角度で、少し傾いて自転しています（地球の23.4度と比較）。

では、なぜこのベルト状の巨星は傾いているのでしょうか。天文学者たちは、土星の傾きは隣の惑星である海王星との重力相互作用によるものだと推測しています。土星の傾きは、海王星の公転速度とほぼ同じ速度で歳差運動（コマに似た円運動）します。

本日サイエンス誌に掲載された新たな研究によると、土星と海王星の重力はかつては同期していた可能性があるが、衛星がなくなったため土星は海王星の引力から逃れていることが判明した。

研究チームはまず土星の内部をモデル化し、その重力場と一致する質量分布を発見した。この新たに特定された慣性モーメントにより、土星は海王星に近いが、共鳴のすぐ外側に位置することが判明した。「その後、土星を海王星の共鳴から外す方法を探しました」と、MITの惑星科学教授でこの新しい研究の主執筆者であるジャック・ウィズダム氏はプレスリリースで述べた。

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研究チームはシミュレーションを実行し、衛星の特性（質量や軌道半径などの特性）と、土星を共鳴または軌道から外すために何が必要かを判断しました。これまで知られていなかった、土星の謎の衛星が登場します。

著者らは、土星（現在83の衛星がある）にはかつて、土星の軌道上に少なくとももう1つの衛星があり、それをクリサリスと名付けたと示唆している。クリサリスは、土星で3番目に大きい衛星であるイアペトゥスとほぼ同じ大きさだった。研究によると、クリサリスとその衛星（または衛星）の兄弟は数十億年にわたって土星を周回し、土星の傾き（黄道傾斜とも呼ばれる）を海王星と共鳴させる形でこの巨大惑星を引っ張っていたという。

2億年から1億年前のいつか、クリサリスは混沌とした軌道領域に入り、イアペトゥスやタイタンの衛星と何度も接近し、最終的には「かすめ衝突」で土星に近づきすぎた。これは、衛星が宇宙の他の物体と何らかの形で接触したことを意味する。

この天体の衝突は、土星を海王星の支配から引き離すほどの力で衛星を粉々に砕き、現在の傾きを残した。また、さなぎの破片の一部が軌道上に浮遊したまま、最終的に小さな氷の塊に砕けて惑星の特徴的な環を形成した可能性もある。環の年齢はこれまで約 1 億年と推定されていたが、これは土星の推定年齢である約 45 億年よりはるかに若い。

「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、リングが出現したのです」とウィズダム氏は語った。

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この新たな研究では、カッシーニがグランドフィナーレで行った最新の観測データの一部が使用された。グランドフィナーレとは、20年にわたるミッションの最終段階で、探査機が土星に極めて接近し、土星の周囲の重力場を正確にマッピングした段階である。このデータは、研究チームが土星の慣性モーメントを特定し、重力場と惑星の質量を決定するのに役立った。

「これはなかなかいい話だが、他の結果と同様、他の人が検証する必要がある」とウィズダム氏は語った。「しかし、この失われた衛星は不安定になるのを待っているさなぎに過ぎなかったようだ。」