土星探査機カッシーニの観測データから、天体物理学者のチームが土星の核の大きさを新たに推定しました。氷の環への重力の影響を研究した結果、土星の核は氷、岩石、水素、ヘリウムの混合物であり、その質量は地球の約50倍で、これまで考えられていたよりもはるかに拡散していることが分かりました。
「従来の解釈では、土星の内部は岩石と氷でできた緻密な核と、主に水素とヘリウムからなる外殻に明確に分かれていると考えられています。しかし、私たちはこの従来の解釈に反して、核は実際には『ぼやけている』ことを発見しました。同じ岩石や氷が存在しているにもかかわらず、惑星の大部分では実質的にぼやけているのです」と、カリフォルニア工科大学の研究者であり、本日ネイチャー・アストロノミー誌に掲載されたこの研究結果に関する論文の筆頭著者であるクリストファー・マンコビッチ氏は述べています。
土星内部の岩石と氷は、核から遠ざかるにつれて、惑星のよりガスの多い部分に徐々に取って代わられると彼は述べた。研究チームは、核には明確な終点がなく、むしろ土星全体の直径の約60%を占める遷移領域があることを発見した。そのため、核は惑星全体の大きさの大きな部分を占め、よりコンパクトな核が惑星の直径の10%から20%を占めるのよりもはるかに大きな割合を占めている。
かつて、土星は極寒の流体ガスの下に岩石質の金属核を持つと考えられていました。「観測が従来の重力場データに限られていた頃は、コンパクトコアモデルはうまく機能していました」とマンコビッチ氏は述べています。しかし、カッシーニの最新のデータは、土星内部について、これまでとは異なる、より優れた画像を提供してくれました。ナショナルジオグラフィックが2015年に報じたように、土星の環を使って土星内部を研究するというアイデアは、ここ数十年にわたって浮上していました。しかし、カッシーニは（2017年に燃料切れとなるまで）13年間、土星の環を周回することで、これらのまばゆいばかりの構造と内部で起こっているプロセスに関する実際のデータを提供しました。
土星は巨大な宇宙ミキサーのようなもので、氷、岩石、そして場所によっては極寒のため液体のように振る舞うガスといった構成要素を回転させています。この騒々しい動きの中でも、土星の表面はわずかに動いています。数時間ごとに約90センチほどですが、このサイズの天体としては穏やかです。この揺れは土星の重力場の変動を引き起こし、その変動は螺旋状に土星の環へと広がり、環を歪ませます。土星の環を構成する氷の粒子は、惑星内部の揺れによる重力変化に反応して動きます。これは、岩石ではない惑星にとっては地震活動に匹敵する現象です。
「これは、巨大ガス惑星の地震学と静的重力場の測定を組み合わせることで生まれる大きな可能性を示唆する刺激的な研究だ」と、NASAジェット推進研究所の惑星科学者で、この論文には関わっていないジェームズ・フリードソン氏は電子メールで述べた。
「これらの方法によって得られる新たな情報はまだまだたくさんあります。土星の場合も同様です。土星は、自然の地震計として機能する広大な環系を自然が惜しみなく与えてくれています。他の巨大ガス惑星についても、土星と同様に徹底的に地震学を調査するためのミッションと方法を開発できることを期待しています」と彼は付け加えた。
リングは天体物理学研究の場であり、木星などの他の巨大ガス惑星とは異なり、土星をユニークなものにしています。木星のような巨大ガス惑星には、リングのような内部への有効なアクセスポイントがありません。マンコビッチ氏は、土星に関する新たな発見は、巨大ガス惑星の進化が段階的なプロセスであるという考えに信憑性を与えるものだと述べています。そのプロセスとは、宇宙の岩石の破片が凝集して核が形成されることから始まり、その後ガスが集積して惑星の残りの部分が形成されるというものです。
これは、カッシーニが土星内部とそれが引き起こす可能性のあるプロセスについて得た一連の知見の最新のものに過ぎません。カッシーニの他の振動に関するデータは今後さらに検討される必要があり、探査機が運用後期に感じた謎の加速についても未だ説明がつきません。私たちが新たな探査機で土星に戻るまでにはしばらく時間がかかるかもしれません（現在は金星と火星に注目が集まっていますが）。しかし、幸いなことにカッシーニは天体物理学者たちに多忙な仕事を残してくれました。
この投稿は James Friedson からのコメントで更新されました。
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