土星の環はタイタンとの大規模衝突後に形成された可能性がある

土星、その輪、衛星の物語は、その最大の衛星であるタイタンから始まったのかもしれません。約4億年前の初期の原始タイタンとそれより小さな天体との衝突は、土星の象徴的な環を形成し、土星のぐらつきと衛星の軌道の両方を変える一連の出来事を引き起こした可能性がある。

土星の惑星系は謎に満ちています。その環は予想よりも若いようで、惑星のぐらつきはシミュレーションで示唆されているように海王星の動きと結びついておらず、小さな衛星イアペトゥスの軌道は奇妙に傾いている。タイタンには奇妙にクレーターが少なく、楕円形、つまり離心軌道を持っています。

今日私たちが見ているようなタイタンを生み出した巨大な衝突は、これらすべての要素を説明できる可能性があります。 「これは、すべての主要な問題を網羅する一種の大統一理論です」と、この研究の背後にある研究チームを率いたカリフォルニアのSETI研究所のマティヤ・シュチュク氏は言う。 「私たちはそれぞれについていくつかの情報を持っていましたが、おそらく物語の中でそれらがどのように関係するかをテストできるかもしれません。」

それは、土星のぐらつきがどのようにして海王星から分離したかを説明するために、2022 年に提案された、クリサリスと呼ばれる系の外縁にある仮想の余分な月から始まります。この考えは、サナギが土星に向かって投げられ、リングに分裂し、その過程で土星のぐらつきとイアペトゥスの軌道が不安定になったというものでした。しかし、ザックと彼の同僚は、シミュレーションで最も可能性の高い結果はクリサリスがタイタンと衝突することであることに気づきました。

それは問題だ、とショック氏は言う。 「もしタイタンとの衝突があったなら、これらのリングは形成されなかったでしょう。」そこで彼と彼のチームは、クリサリスがタイタンと衝突した場合に何が起こるかを計算することにした。彼らは、約4億年前のこのような衝突がタイタンのクレーターを侵食し、破片のシャワーを伴い、当時円形だった軌道を楕円形にしたであろうことを発見した。小さな衛星ハイペリオンはその破片の一部である可能性があり、それが土星の他の衛星と比較して非常に小さい理由を説明するでしょう。

その後、時間の経過とともに、タイタンの軌道の変化により、小さな内側の衛星が不安定になり、それらが互いに押し込まれ、現在土星の輪を構成している小さな粒子にお互いをすりつぶしたと考えられます。 「すべてはタイタンから始まり、内部システムでの第二の大惨事へと発展していきます」とシューク氏は言う。

メリーランド州ジョンズ・ホプキンス大学のサラ・ホースト氏は、「もしタイタン1.0との衝突で土星系に関する他の多くのことが説明できるとしたら、この系に対するわれわれの見方にとってタイタンは本当に重要なものになると思う」と語る。 「これによって土星システムが抱える問題の多くが一度に解決されるという偉大さに感謝します。」

このシナリオを証明または反証できる証拠は、そう遠くないところにある。 NASAのドラゴンフライミッションは2028年に打ち上げられ、2034年にタイタンに到着する予定で、タイタンの表面を詳しく調べる予定で、これはタイタンがクリサリスと合体したかどうかを判断するのに役立つだろう。もしそうなら、私たちは土星の多くの奇妙な点のいくつかをついに理解できるかもしれません。