土星の環(huán)は4億年以?xún)?nèi)に形成された？土星探査機(jī)カッシーニのデータをもとに指摘

土星環(huán)在4億年內(nèi)形成？ 土星卡西尼號(hào)航天器的數(shù)據(jù)顯示。

非常に目立つ環(huán)を持つ「土星」は、太陽(yáng)系の惑星の中でもとても際立つ存在です。1610年にガリレオ?ガリレイによって初めて観測(cè)されて以來(lái)、土星の環(huán)は常に関心と研究の対象であり続けてきました (※) ?，F(xiàn)在では環(huán)を持つ天體が他にも見(jiàn)つかっていますが、土星ほどはっきりとしたものではありません。では、なぜ土星だけが立派な環(huán)を持っているのでしょうか？また、環(huán)はいつ頃作られたものなのでしょうか？

憑借其非常明顯的星環(huán)，"土星 "是太陽(yáng)系中非常突出的一顆行星：自從1610年伽利略-伽利萊首次觀測(cè)到它以來(lái)，土星的星環(huán)一直是人們關(guān)注和研究的對(duì)象。 盡管現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了其他帶有星環(huán)的天體，但它們并不像土星的那樣明顯。 那么，為什么土星是唯一擁有一套令人尊敬的星環(huán)的行星？ 這些環(huán)又是什么時(shí)候產(chǎn)生的呢？

※…ただし、望遠(yuǎn)鏡の精度の問(wèn)題から、ガリレオは環(huán)であると認(rèn)識(shí)できていませんでした。環(huán)であると初めて認(rèn)識(shí)されたのは、1655年にクリスティアーン?ホイヘンスによってでした。
20世紀(jì)の末頃まで、環(huán)は土星と共に形成されたという考えが主流でした。この考えに従えば、土星の環(huán)は約46億年前に形成されてから現(xiàn)在まで存続してきたことになります。
しかし、土星に探査機(jī)を送り込み、環(huán)を非常に近くから観測(cè)できる時(shí)代になると、この考えには疑問(wèn)が持たれるようになってきました。土星の環(huán)が余りにもキレイすぎることが主な理由です。

然而，由于望遠(yuǎn)鏡的精度問(wèn)題，伽利略并沒(méi)有認(rèn)識(shí)到它是一個(gè)環(huán)。 克里斯蒂安-惠更斯在1655年首次承認(rèn)它們是環(huán)。
直到20世紀(jì)末，普遍的觀點(diǎn)是，星環(huán)是與土星一起形成的。 根據(jù)這一觀點(diǎn)，土星環(huán)形成于大約46億年前，并一直存活到今天。
然而，當(dāng)航天器被派往土星，從非常近的距離觀察土星環(huán)時(shí)，這一觀點(diǎn)受到了質(zhì)疑。 主要原因是，土星環(huán)太漂亮了。

掃除をしないでいると床や家具に埃が少しずつ積もっていくように、宇宙空間でも微小隕石 (Micrometeoroid) などの巖石質(zhì)の塵が天體へと降り積もっていきます。土星の環(huán)は主に水の氷でできていますが、 “環(huán)を掃除する人” はいないため、微小隕石が降り積もることで環(huán)の成分は巖石の割合が増えていき、色も段々と黒ずんでいくことになるはずです。
薄く広がった環(huán)は衛(wèi)星と比べてはるかに面積が大きいので、それだけ塵が降り積もりやすく、変色もしやすいことになります。例えば、土星の環(huán)の質(zhì)量は直徑約400kmの衛(wèi)星ミマスの半分と推定されていますが、面積はミマスの9萬(wàn)倍以上もあるのです。

就像地板和家具如果長(zhǎng)時(shí)間不清理，灰塵會(huì)逐漸積累一樣，宇宙中也有各種灰塵，如微隕石，也會(huì)在太空中的天體上積累。 土星的星環(huán)主要由冰構(gòu)成，但由于沒(méi)人會(huì)去清理星環(huán)，所以隨著微隕石的積累，星環(huán)應(yīng)該變得越來(lái)越巖石化，顏色越來(lái)越深。
分布稀疏的星環(huán)比衛(wèi)星的面積大得多，這意味著它們更容易積聚灰塵和變色。 例如，土星環(huán)的質(zhì)量估計(jì)只有直徑400公里的衛(wèi)星Mimas的一半，但面積卻是Mimas的9萬(wàn)多倍。
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ところが、実際には土星の環(huán)の95%以上 (質(zhì)量比) は氷でできていることが判明しています。46億年前という環(huán)の形成年代が正しいとする場(chǎng)合、環(huán)がこれほどキレイな狀態(tài)に保たれている事実と矛盾していると考えることもできます。そのため、環(huán)の正確な形成年代を見(jiàn)積もるには、塵が実際にどれくらいの速度で環(huán)に降り積もるのかをなるべく正確に推定しなければなりません。
コロラド大學(xué)ボルダー校のSascha Kempf氏らの研究チームは、NASA（アメリカ航空宇宙局）とESA (歐州宇宙機(jī)関) が打ち上げた土星探査機(jī)「カッシーニ」のデータを元に、土星の衛(wèi)星と環(huán)の年齢を推定しました。

然而，超過(guò)95%的土星環(huán)（按質(zhì)量計(jì)算）實(shí)際上被發(fā)現(xiàn)是由冰構(gòu)成的，如果46億年前的土星環(huán)形成日期是正確的話(huà)，這與土星環(huán)一直保持如此干凈的狀態(tài)是不一致的。 因此，為了估計(jì)星環(huán)的確切形成年齡，有必要盡可能準(zhǔn)確地估計(jì)灰塵在星環(huán)上實(shí)際沉降的速度。
科羅拉多大學(xué)博爾德分校的薩沙-肯普夫和她的團(tuán)隊(duì)根據(jù)美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）和歐洲航天局（ESA）發(fā)射的卡西尼號(hào)航天器的數(shù)據(jù)，估計(jì)了土星衛(wèi)星和星環(huán)的年齡。

カッシーニに搭載されていた観測(cè)機(jī)器の1つ「宇宙塵計(jì)測(cè)器（Cosmic Dust Analyzer）」は、文字通り宇宙に漂う塵などの粒子狀物質(zhì)を計(jì)測(cè)することに特化しています。カッシーニが土星を周回していた13年の間に、宇宙塵計(jì)測(cè)器は土星の外に由來(lái)することが確実か、またはその可能性が高い塵を合計(jì)173個(gè)検出しました。この結(jié)果から、土星の環(huán)に降り積もる塵の量は、1平方mあたり1年間で8μgであると計(jì)算することができます。これはほぼミジンコ1匹分の重さに相當(dāng)します。

卡西尼號(hào)上的一個(gè)儀器：宇宙塵埃分析儀，實(shí)際上是專(zhuān)門(mén)測(cè)量太空中的塵埃和其他微粒物質(zhì)。 在卡西尼號(hào)圍繞土星運(yùn)行的13年中，宇宙塵埃分析儀共檢測(cè)到173個(gè)確定或可能來(lái)自于土星以外的塵埃顆粒。 從這些結(jié)果可以計(jì)算出，每年落在土星環(huán)上的灰塵量為每平方米8微克。 這大致相當(dāng)于一個(gè)水蚤的重量。

しかし「塵も積もれば山となる」という言葉通り、この量でも土星の環(huán)は “あっという間” に汚染されるようです。土星の環(huán)にこの速度で塵が降り積もった場(chǎng)合、現(xiàn)在の環(huán)に含まれる巖石成分の量に達(dá)する時(shí)間は、どんなに長(zhǎng)くても4億年未満であると推定されます。
つまり、現(xiàn)在の土星の環(huán)は形成されてから4億年未満であることになります。これは土星本體の年齢である46億年の10分の1以下であり、天文學(xué)的に言えば非常に短い期間です。さらに、4億年未満というのは最大限長(zhǎng)く見(jiàn)積もった場(chǎng)合の數(shù)値であり、條件次第ではもっと短い1億年未満の可能性すらあります。

然而，俗話(huà)說(shuō)，"每一?；覊m都是一座山"，即使是這樣的數(shù)量，土星環(huán)似乎也會(huì)在 "短時(shí)間內(nèi) "被污染。 如果灰塵以這種速度在土星環(huán)中積累，估計(jì)最多需要不到4億年的時(shí)間，就可以達(dá)到今天土星環(huán)中巖石物質(zhì)的數(shù)量。
這意味著，土星目前的星環(huán)還不到4億年的歷史。 這還不到土星本身年齡（46億年）的十分之一，從天文學(xué)上來(lái)說(shuō)，這是一段非常短的時(shí)間。 此外，小于4億年是可能的最大估計(jì)，甚至某些條件下可能小于1億年。

過(guò)去の研究により、土星の環(huán)を構(gòu)成する物質(zhì)は土星に落下しており、環(huán)は1億年以?xún)?nèi)に消えてしまうのではないかと予想されています。これらの予想が正しければ、人類(lèi)は土星に環(huán)が存在するほんの一瞬の期間に天文學(xué)の技術(shù)を発展させるに至ったことになります。雄大な土星の環(huán)を眺められる私たちは、とても幸運(yùn)であると言えるでしょう。
ただし、これがどの程度の幸運(yùn)であったのか、つまり土星の環(huán)は今回の一度しか形成されたことがないのか、あるいは過(guò)去に何度も形成と消滅を繰り返していたのかは、今回の研究では不明のままです。この疑問(wèn)は、環(huán)の起源についての調(diào)査をさらに進(jìn)めることで判明するかもしれません。

過(guò)去的研究預(yù)測(cè)，構(gòu)成土星環(huán)的物質(zhì)已經(jīng)在落入土星，土星環(huán)有可能將在1億年內(nèi)消失。 如果這些預(yù)測(cè)是正確的，人類(lèi)將十分幸運(yùn)，在土星環(huán)存在的短暫時(shí)間內(nèi)發(fā)展出天文技能，觀賞到土星的雄偉光環(huán)。
然而，該研究表示，這種幸運(yùn)也不能說(shuō)是很特別的程度，因?yàn)槟壳案悴磺宄列黔h(huán)是否只形成了一次，或者它們是否在過(guò)去多次形成和消失，這個(gè)問(wèn)題可能會(huì)通過(guò)對(duì)星環(huán)起源的進(jìn)一步研究得到答案。

例えば、過(guò)去に砕けた巨大な衛(wèi)星の破片が環(huán)の起源だとする説がありますが、今回の研究ではこの點(diǎn)は検証されていません。土星の環(huán)にはまだまだ謎が殘されています、これからの観測(cè)や研究に期待しましょう。

例如，有一種理論認(rèn)為，星環(huán)起源于過(guò)去破碎的巨大衛(wèi)星的碎片，但這在這項(xiàng)研究中沒(méi)有得到驗(yàn)證。 土星環(huán)仍然是一個(gè)謎，我們可以期待進(jìn)一步的觀察和研究。