土星はドロドロした核と揺れる環を持つ

かつて天文学者たちは、土星のほとんどがガスでできた塊の中心に岩石の核が隠れていると信じていた。しかし、新たな研究によると、土星の核は固体の岩石の塊ではなく、氷、岩石、水素、ヘリウムの「ドロドロした」そして「ぼやけた」混合物だという。

土星の本体は絶えず震えており、その環は波のように揺れ、地震の痕跡として検出できる。2013年にこれらの痕跡を記録したNASAのカッシーニ宇宙船のデータを使い、惑星科学者たちはその測定値を使って巨大ガス惑星の中心部をのぞき込んだ。数字から、土星の中心部は拡散核で、惑星の半径の約60%を占め、地球の17倍の質量の氷と岩石を含んでいることがわかった。この論文はNature Astronomy誌に掲載された。

「土星は常に揺れているが、それは微妙だ」と、カリフォルニア工科大学の惑星科学者で論文の筆頭著者であるクリストファー・マンコビッチ氏は声明で述べた。「土星の表面は、ゆっくりと波打つ湖のように、1～2時間ごとに約1メートル動いている。地震計のように、リングが重力の乱れを感知し、リングの粒子が揺れ始めるのだ。」

この研究手法は、ギリシャ語の「クロノス」（土星の意味）と「セイスモ」（地震の意味）に由来する「クロノセイズモロジー」と呼ばれています。クロノセイズモロジーは、天文学者が土星の 1 日が正確に 10 時間 33 分であることを突き止めた方法です。土星の環の小さな波や震えを観察することで、天文学者はこれまでできなかった方法で土星の体の動きを推測し、自転速度を計算して 1 日の長さを決定できるようになりました。

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土星の中心部は、中心に向かって密度が徐々に増加していることから、科学者が「ぼやけたコア」と呼んでいる。「従来の見方では、土星の内部は、岩石と氷の密集したコアと、主に水素とヘリウムの外層にきれいに分かれていると考えられています」とマンコビッチ氏はギズモードに語った。「この従来の見方に反して、コアは実際には「ぼやけている」ことがわかった。同じ岩石と氷がすべてそこに存在しているが、惑星の大部分では実質的にぼやけているのです。」

惑星科学者はこれらの方法を使って天王星や海王星のような他の惑星の環を調査し、その中心にある謎を解明できるかもしれない。

これらの発見は、土星が最初にどのように形成されたかについてのさらなる手がかりも提供する。いくつかの古い理論は、ガス惑星は太陽の周りを回る間に岩石と氷が集まり、固体の雲が集まり、後に水素やヘリウムなどのガスが何億年もかけて集まった産物であると示唆している。しかし、新しい理論は、ガスと固体が同時に混ざり合って蓄積し、環を持つ惑星を形成したとしている。

密度の高い中心からガスの多い外層への移行が急激ではなく滑らかであることを示すことで、この新しい論文は後者の理論を裏付けていると、この研究には関わっていないベルリンのドイツ航空宇宙センターの惑星科学者ナディーン・ネッテルマン氏はサイエンス・ニュースに語った。そして、この発見を確認するには土星の環をさらに分析する必要があると考えている一方で、ネッテルマン氏は「この結論は非常に重要で非常に刺激的であり、推論の方向性は非常に説得力があると思います」と述べた。