カッシーニは、これまでで最も洗練された宇宙探査機です。 1997年にNASAと欧州宇宙機関の共同ミッションとして打ち上げられ、土星への旅に7年かかりました。 それ以来、太陽から6番目の惑星を周回し、莫大な科学的価値のデータと壮大な美しさの画像を送り返してきました。
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カッシーニは最後のキャンペーンを開始しました。 グランドフィナーレと呼ばれ、2017年9月15日に終了し、探査機は土星の大気に突入し、そこで燃え上がります。 土星は1970年代と1980年代に3つの宇宙船によって訪問されましたが、私の仲間の科学者と私は20年前に打ち上げられた環状惑星での滞在中にカッシーニ宇宙探査機が何を発見するか想像できませんでした。
土星の顔を横切る巨大な嵐。 嵐が始まってから12週間後、この画像が撮影された時点で、惑星を完全に包み込みました。 （NASA / JPL-Caltech / SSI、CC BY） ダイナミックな変化の惑星
大規模な嵐は、土星の雲頂に定期的に現れます。これは、地球に結合した望遠鏡で観測可能な、グレートホワイトスポットとして知られています。 カッシーニには、これらのイベントの最前列の席があります。 地球の雷雨のように、これらの嵐には雷とあられが含まれていることがわかりました。
カッシーニは、地球の季節とは異なり、気候パターンの変動を引き起こす季節変化を観測するのに十分な長さで土星を周回しています。 土星の北半球では、夏の終わりに周期的な嵐がしばしば現れる。
2010年、北の春の間に、土星の雲の上に異常に早く激しい嵐が現れました。 それは惑星全体を取り巻くほどの広大さの嵐であり、ほぼ1年間続いた。 嵐が自分の尾を食べるまで、それは最終的にはねたり消えたりしませんでした。 このような嵐を研究し、それらを他の惑星の類似のイベントと比較すると（木星のグレートレッドスポットと考えてください）、科学者は太陽系全体、ここ地球上でも天候パターンをよりよく理解するのに役立ちます。
土星の周りに何百もの軌道を作ったカッシーニは、地球または以前の探査機からしか見えなかった他の特徴も深く調べることができました。 土星の最大の月であるタイタンとの緊密な遭遇により、航海士は月の重力を使って探査機の軌道の向きを変え、土星の極の上を揺れ動くことができました。 土星の強い磁場のために、極は地球や木星の極と同じように美しいオーロラの本拠地です。
「六角形」として知られる土星の北極にある土星の6面渦。 これは、さまざまな波長の光に色を割り当てて、さまざまなフィルターで撮影した画像の重ね合わせです。 （NASA / JPL-Caltech / SSI /ハンプトン大学、CC BY） カッシーニは、1981年にボイジャーミッションによって最初に垣間見られた奇妙な六角形の極渦の存在も確認しました。この渦は、ハリケーンによく似た旋回ガスの塊で、地球より大きく、最高風速は220 mphです。
多数の多様な世界の本拠地
カッシーニは、土星の衛星が以前に知られている17個より45個多いことを発見しました。合計で62個になりました。
最大のタイタンは、水星よりも大きい。 地球の表面圧力の1.5倍の表面圧力を持つ、窒素に富む大気を持っています。 カッシーニは、この月の雲に覆われた部分の下を探査し、湖や海に流れ込む川を発見し、雨で補充されていました。 しかし、この場合、液体は水ではなく、液体メタンとエタンです。
土星の月タイタンで2番目に大きい液体の既知の物体であるLigeia Mareの擬似カラー画像。 液体炭化水素で満たされています。 （NASA / JPL-Caltech / ASI / Cornell、CC BY） だからといって水が豊富ではないというわけではありませんが、タイタンでは表面温度が-180℃であるため、水は岩や砂のように振る舞います。 タイタンは生命のすべての成分を持っていますが、生命が形成される前にその瞬間に閉じ込められた本質的に「凍った地球」です。
土星の6番目に大きい月、エンケラドスは、直径約300マイルの氷の世界です。 そして私にとって、それはミッションの最も壮観な発見の場所です。
カッシーニが月の南半球を通過したとき、土星の磁場の奇妙な変動を検出しました。 このことから、カッシーニ磁力計チームは、エンケラドスがイオン化ガスの供給源でなければならないと推測しました。
興味深いことに、彼らは2005年にカッシーニの航海士にさらに接近するように指示しました。驚いたことに、宇宙船が飛行するガスの組成を決定するために設計された2つの機器、カッシーニプラズマ分光計（CAPS）とイオンおよび中性質量分光計（INMS）は、カッシーニがイオン水の雲を予期せず通過していることを確認しました。 エンケラドスの南極の氷の割れ目から発するこれらの水プルームは、最大800 mphの速度で宇宙に噴出します。
私は水の肯定的な識別を行ったチームの一員であり、プロとしてのキャリアの中で最もスリリングな瞬間だったと言わざるを得ません。 土星の衛星に関する限り、誰もがアクションのすべてがタイタンで行われると考えていました。 小さくて控えめなエンケラドスが驚きを抱くことを誰も期待していませんでした。
太陽系では、リアルタイムで発生する地質活動は非常にまれです。 エンケラドスの前に、地球を越えて知られている唯一のアクティブな世界は、噴火する火山を持つ木星の月イオでした。 土星の月でオールドフェイスフルに似たものを見つけることは、事実上想像できませんでした。 すべてが磁場データの奇妙な読みに気づいたことから始まったという事実は、発見の偶然の性質の素晴らしい例です。
エンケラドスの南極にある間欠泉盆地で、散水した太陽光に照らされた水柱があります。 （NASA / JPL-Caltech /宇宙科学研究所、CC BY） エンケラドスの物語は、より特別なものになります。 2009年に、プルームは初めて直接画像化されました。 私たちは現在、エンケラドスからの水が土星の磁気圏（土星の磁場によって制御される空間の領域）の最大成分を構成しており、プルームが土星の広大なEリング（惑星の2番目に外側のリング）の存在そのものに関与していることを知っています。
さらに驚くべきことに、エンケラドスの地殻の下には液体の海水と有機分子のグローバルな海洋があり、すべてが海底の熱水噴出孔によって加熱されていることがわかっています。 プルームの詳細な分析により、プルームには炭化水素が含まれていることがわかります。 これらはすべて、エンケラドスが生命を宿している海洋世界であり、太陽系にある可能性を示しています。
今年後半にカッシーニが土星の雲の頂上に突入すると、人類がこれまでに打ち出した最も成功した発見ミッションの1つが終了します。
科学者は現在、タイタン、エンケラドス、あるいはその両方に対する標的ミッションを検討しています。 Cassiniから得られる最も価値のあるレッスンの1つは、探索を続ける必要性です。 土星に到達する最初の宇宙船から学んだ限りでは、カッシーニで見つけることに対して何も準備できませんでした。 私たちが次に何を見つけるか誰が知っていますか？
この記事はもともとThe Conversationで公開されました。
ダンライゼンフェルド、モンタナ大学物理学および天文学教授
