土星の大きな衛星はなぜタイタンだけなのか。大きな衛星はなぜタイタンだけなのか。10:00ガス惑星のまわりの円盤で、衛星が形成されるときのイメージ図。巨大ガス惑星である木星と土星には、数多くの衛星が存在しています。比較的大きな衛星は、木星に4つあるのに対して、土星にはタイタン1つしかありません。土星のように、ガス惑星のまわりに大きな衛星が1つだけ存在する状態というのは、実はきちんと説明できる理論がこれまでありませんでした。惑星ができるときには、惑星のまわりにガスと塵などからなる円盤が作られます。その円盤の中で固体成分が集まって成長しながら、複数の衛星が同時に形成されると考えられています。仮にタイタン程度にまで大きくなったとしても、多くの衛星は円盤のガスから力を受けて回転の勢いを失い、惑星の方へと落ちていってしまうと考えられてきました。衛星が形成されるときのそのような困難を解決するため、さまざまな説が提唱されてきました。これまで考えられてきた理論では、複数の衛星を残すことはできるのですが、そもそも1つだけしか衛星ができないと仮定する以外に、衛星が1つだけ残ることを説明できませんでした。円盤のガスから衛星が受ける力は、ガスの温度に大きく影響されます。名古屋大学の藤井悠里特任助教と国立天文台の荻原正博特任助教の研究チームは、ガスや塵などによる熱の放射や吸収の影響を取り入れて、従来の研究よりも円盤の温度や密度の状態をくわしく計算しました。そのように実際の状態に近い円盤で、衛星がどのように動くのかを解析したところ、惑星から遠ざかる方向へ衛星が押される「安全地帯」が円盤の中に存在する場合があることが分かりました。ガスの摩擦によって円盤内は惑星に近い内側ほど温度が高く、外側ほど低温になります。周辺では内側と外側の温度差が特に大きくなることが分かりました。その急な温度差によって、内側と外側のガスから受ける力に差が生じて衛星が外側に押されるため、衛星が惑星に落ちていかずにとどまっていられる領域ができていたのです。そのような「安全地帯」に衛星が一時的に入り込み、円盤のガスがなくなるまで生き残ることができれば、ガス惑星のまわりに衛星が1つだけ形成される場合があることが示されました。横に見えるのは衛星ディオーネ。リングを構成するたくさんのリングレット土星探査機カッシーニが、土星のBリングの一部を撮影した画像です。土星の中心から9万8600〜10万5500kmの間の領域がとらえられています。「リングレット」と呼ばれる細いリングが集まって、土星のリングができているのが分かります。衛星タイタンは、従来の推定より100倍速く土星から遠ざかっていた!月は1年に3.8cmずつ地球から遠ざかっています。同じように、土星最大の衛星タイタンも土星から遠ざかっています。タイタンが遠ざかる速度は月よりかなり遅く、1年に0.1cm程度ずつだと考えられてきました。土星のリングと細い月エンケラドス土星のリングの手前に、衛星エンケラドスが浮かんでいます。土星探査機カッシーニが2012年1月4日に撮影した画像です。太陽光が左奥から当たり、エンケラドスが細く映っています。カッシーニ探査機が撮影この画像に大きく映っているのは土星です。カッシーニ探査機が撮影した画像で、画面左下から右中央にかけてリングが映っています。リングのすぐ上、土星本体を背景に衛星テティスが浮かんでいるのが見えています。テティスは直径が約1071km。ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が撮影した土星の画像が公開されました。ウェッブ望遠鏡の画像が公開されはじめてからもうすぐ1年になりますが、この1年間で木星以遠の4惑星がすべて撮影・公開されたことになります。春に近づく土星の北半球とリングのシルエットカッシーニ探査機がとらえた土星とそのリングの画像です。太陽光が下から当たっているため、画像に映るリングは暗く見えています。土星の大きな衛星はなぜタイタンだけなのか。記事の著者についてアストロピクスの記事で著者名が「アストロピクス編集部」となっているものについては、編集者・サイエンスライターであるブックブライト代表の岡本典明が原稿を書いています。岡本は20年以上、一般向け科学雑誌ニュートンおよびその周辺商品の企画・編集に携わり、ニュートン編集部長等を務めた後、2011年12月に退職し独立しました。科学雑誌ニュートンに在籍中は、宇宙・天文や太陽系関連を中心に長年にわたり記事を担当しました。HUBBLE』(いずれもCrevis)での原稿執筆など。最近は子供向け図鑑や書籍の原稿執筆なども。その他、独立後の岡本の主な仕事についてはこちらをご覧ください。defined.")}))})()。