2017年9月16日
by Devin Coldewey
1997年10月15日にケープカナベラルから発射されたカッシーニ・ホイヘンスミッションが先週、20年にあと1ヶ月を残し、土星に突入した。これまで数多くの美しい惑星の写真を送り続けたミッションからの、ほろ苦い「グランドフィナーレ」となった。ほぼ燃料が枯渇した状態での、これはその最後の最も劇的な実験となった。
その最初の8年間は、土星よりも内側の惑星たちの重力を使って加速を続けていたが、一旦目的地に到達したあとは、科学はその足取りを早め豊かになった。その後に続いた土星を巡る12年の間に、私たちの太陽系で最もフォトジェニックな惑星の、素晴らしい映像と魅力的なデータが得られた。
カッシーニの最後の日を祝い、最も印象的なイメージや予期せぬ発見を振り返ろう。
まずは打ち上げと土星への旅から始めよう。
そしてカッシーニが新しくもたらした土星のリング、その表面、そして数多くの衛星たちについての映像。
そしてカッシーニが沈みゆく最後の映像まで。
カッシーニが今日の主役だが、もともとカッシーニ・ホイヘンスはNASAとヨーロッパ宇宙機関による共同ミッションだった。
カッシーニは何年もの間土星を周回していたが、後でスライドをお見せるホイヘンス探査機は、液化炭化水素で覆われた魅力的な衛星であるタイタンを目指していた。
両者は1997年10月15日に、タイタンIVB /ケンタウロスロケットに搭載された単一のパッケージとして打ち上げられた。
TC
https://jp.techcrunch.com/2017/09/16/gallerythe-cassini-orbiters-greatest-images-and-discoveries/
■木星
カッシーニの主な任務は土星とその衛星を調査することだったが、チームは木星によるスイングバイの機会を見逃すわけにはいかなかった。
それはチームにとって、探査機に搭載された科学機器のミッション達成能力を、本番に先立ちチェックできるチャンスにもなった。
このサイドミッションの一環として、カッシーニはこの驚異的な衛星イオの写真を撮影した。
このガスでできた巨人（木星）の渦巻く表面の前では本当に小さく見えていた。
2000年に行われた木星のフライバイの最中に、カッシーニはその後何年もあとに木星探査機ジュノーが撮影するまで、
ベストショットとなった木星の画像を、なんとか撮影することに成功した。
木星の南極のこのサイケデリックな地図（北西の四分円に赤い点を見ることができる）は啓示だった。
対応する北極のマップはここにある 。
木星の磁気圏とオーロラの新たな調査も行われたが、ジュノーが到達するまではその秘密にメスを入れることはできなかった。
TC
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■土星
カッシーニの強力な観測機器が、複数のリングを持つこの惑星の、太陽を背負った象徴的な姿を捕らえた。
驚くほど美しいものだということの他に、このショットを含む他の映像によって、科学者たちは斜めから当てられた光によって、新しいリングの識別を助けられた。
リングの中の他の興味深い現象も同時に観察された…
リングには不規則な部分があることは長年にわたり知られていいたが、カッシーニの定常的な観測により、これまでにない程細かいことが観察された。リングと一緒に回転するこれらの構造は「スポーク」として知られているが、実際にはアジアと同じくらいの大きさを持つ氷の雲である。
カッシーニによる最も接近したリングの映像では、それらが観測機器が識別できるものよりも更に細かい構造を持っていることが明らかになった。
この、Bリングには、数百の小さな波が見えるが、これは実際には、衛星ヤヌスが近傍を通過する際に引き上げられて土星を渦巻状に取り巻く物質と同じものだ。
土星のリングは、最も印象的なスポットの一つかもしれないが、歴史や予期しない状況に溢れた、私たちがこれまでに出会った中でも、最も複雑なものでもある。
私たちはこの先すべての物語を知ることはできないかもしれないが、カッシーニは多くのギャップを埋める手助けをしてくれた。
カッシーニのカメラの改良された光学特性は、私たちが軌道に入ることができたなら見える土星の姿を見せてくれる。
この自然色の映像は、ゴールド、ベージュ、ピンク、そして北極部には素敵な青の広がりを見せている。
これらの色は単なるショーのためのものではない：
大気の流れや巨大な嵐によって、それぞれ異なる組成のガスが表面に浮かび上がって来ている場所を示しているのだ。
そして、すべての中で特に興味をそそる嵐がある…
確かにこれこそ土星の表面で最も奇妙で魅力的な特徴だろう：
この六角形を見よ。この形状は、6つのジェットストリームによってお馴染みの形が作られているもので、時には幅3200キロの土星ハリケーンが引き起こされている。
ここに表示されている色は2013年（左）と2017年（右）のものだ。私たちはなぜ色がそんなに変化したのかを知っているわけではない。
ただこのエリアへの太陽からの露光が増えたことが原因なのかもしれない。
私たちが見ているガスの組成が変化したのだろうか？
それは、新しい色を底から湧き上がらせるような、新しい嵐を巻き起こしたのだろうか？
それはより大きな季節変化を反映しているのだろうか？科学者たちは多くの仮説を持っている。
土星の「表面」は実際には混合ガスの巨大なボールの外層に過ぎない。
このため、カッシーニによるクローズアップは、このような本体がどのように振る舞うかを観察するための絶好の機会を提供する。
いつでも目に飛び込んで来て常に変化を続ける美しい渦巻きは、絵としての切り取りにも相応しいものだが、
巨大で激しい惑星の流体力学に影響を及ぼしている多大な要素に対して興味を持つ科学者たちによる、興味深い研究も可能にしている。
TC
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■衛星タイタン
土星最大の衛星であるタイタンは、霞んだ厚い層で覆われている。
しかしこの目的のために作られたカッシーニの観測機器が、科学者の予測を拒む世界をしっかりと覗き込んだ。
予想に反して、そこは液状の炭化水素の広大な海ではなく、その表面には海と川が点在していた。
驚くほど地球に似通っていたのだ（ただし、すべて恐ろしく毒性があり、凍てつくほど寒い点は異なるが）。
一度はっきり観察されたタイタンの海は、驚くほど邪悪な名前を授けられた。
ギリシャ神話セイレーンの1人であるリゲイア、マオリ神話に登場する海神プンガ、そしてご存知のように北欧伝承の海の怪物クラーケンである。
タイタンの複雑な表面は、惑星学者にとっては、猫にとってのマタタビのようなものだ。彼らは衛星の歴史と成り立ちのヒントを求めて、熱心に映像の新しい断片を分析した。
ホイヘンスの投下によって私たちが目にしたのは…
12月19日：ホイヘンスの降下
短くはあるが輝かしい任務を帯びて、ホイヘンスはタイタンの霞んだ大気の中を降下した。
衛星の過酷な環境に屈するまでの3時間以上に渡って、驚くべき映像を送り続けてきた。
ホイヘンスは実際に着陸を果たし、故障する前の地表の画像を送ってきた。
地球から最も遠い場所での、宇宙船の着陸記録を保持している。
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■衛星エンケラドス
一見すると、氷で覆われた土星の衛星が生命を持つ期待を持つことはできない。
しかし太陽系内の多くの星の極限状態を考えてみるならば、エンケラドスは極めてマシな方だと思えてくる。
確かに敵対的な氷の下には、巨大な水の湖に見えるものがある。
これは生命を支えることができる温度と圧力があることを意味している。
そこにメタンを加えればエネルギーの素も得ることができる。
少々の適応が行われれば、地球の極限微生物がそこで生き延びられない理由もないが…きっともう何かが住んでいることだろう。
有名なエンケラドスの地質活動は数十年前に観察されたが、より詳細な調査によって衛星の表面で広く見られることがわかった。
南極近くに見られる「タイガーストライプ」は最も顕著なものの1つだ。
これらの地質活動を観察し分析することで、科学者たちは衛星の構成と内部活動を推測することができた。
それまで予想されていたものよりも20倍の有機物が存在することが判明したことで、エンケラドスは地球外生命体の存在可能性を持つエキサイティングな候補になった。
TC
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■その他の衛星
土星の53の衛星は全てが独自の形と起源を持っている。
そしてカッシーニから送られて来た驚くべき画像が、それら全てに対して何らかの新しい知見をもたらした（特にカッシーニが発見した衛星たちに関しては）。
例えばミマは、1つのクレーターと、スターウォーズのデス・スターのような不気味な表面を持っている。
そして、フォースの具現化という意味では、イアペトスは、片側が荒涼とした白、もう片側が炭のような黒という劇的な表情を見せている。
これはちょうど地球の月のように、この衛星が潮汐力により常に土星を向いていることから、崩壊する衛星フェーベからの塵が、常に黒い側に降り注いで色を付けているからだ。
正直なところ、見るべき衛星があまりにも多すぎる。それぞれの衛星に関しては、NASAのこの有益なカタログで、個別に見ることができる。
ヴォイジャーが撮影したペールブルードット（淡く青い点）のように、この信じられないほどの画像にはすぐに息を呑まされ、謙虚にさせられる。
逆光を放つ土星とそのカラフルなリングの背景の中に、地球の姿を捕えられる珍しい機会を、見逃すわけにはいかない。
このショットでは、地球はおよそ14億4500万キロマイル離れている。本当に近付いて良く見れば、私たちの月がその右側に添えられている。
TC
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■最後の突入
最後の軌道周回を終えた後、カッシーニは土星の大気の中に時速12万4000キロ以上のスピードで突入した。
その最後のエネルギーを使ってアンテナを地球に向け続け、最後の最後までデータを送り続けた。
こうした尊い宇宙船を、確実な破滅へと送り込むことは残酷なことのように思えるかもしれない。
しかしこれは、カッシーニの最終目的であり、最初から計画されていたことなのだ。
最後に1度だけの実験で、最後にもう1度歴史を残した。
ここに示したのは探査機が送り返してきた最後の画像セットの中の1つだ。
カッシーニが降下していくにつれて、衛星エンケラドスが土星自身の向こうに沈んで行くのが見える。
ミッション完了
カッシーニのシグナルが永遠に消え去ったときに、宇宙管制センターは感動に包まれた。
ミッションのプログラムマネージャーと宇宙船運行チームマネージャーをそれぞれ勤めた
Earl MaizeとJulie Webster
は、宇宙船の最終突入のあとハグを交わした。
カッシーニ、ホイヘンスそしてこの素晴らしいミッションを可能にしたエンジニアと科学者たちの国際チームに敬意を表する！
TC
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1997年10月15日打ち上げ
木星のフライバイ
木星の極
リングの「スポーク」
土星からみた地球
土星の表面の六角形
土星最大の衛星タイタン
衛星エンケラドス
衛星エンケラドスの地質活動
衛星タイタンの海
衛星タイタンの地表
衛星ミマ
衛星イアペトス
最後の突入
一見すると、氷で覆われた土星の衛星が生命を持つ期待を持つことはできない。
しかし太陽系内の多くの星の極限状態を考えてみるならば、エンケラドスは極めてマシな方だと思えてくる。
確かに敵対的な氷の下には、巨大な水の湖に見えるものがある。
これは生命を支えることができる温度と圧力があることを意味している。
そこにメタンを加えればエネルギーの素も得ることができる。
少々の適応が行われれば、地球の極限微生物がそこで生き延びられない理由もないが…きっともう何かが住んでいることだろう。
14/19：吹き出している！
有名なエンケラドスの地質活動は数十年前に観察されたが、より詳細な調査によって衛星の表面で広く見られることがわかった。
南極近くに見られる「タイガーストライプ」は最も顕著なものの1つだ。
これらの地質活動を観察し分析することで、科学者たちは衛星の構成と内部活動を推測することができた。
それまで予想されていたものよりも20倍の有機物が存在することが判明したことで、エンケラドスは地球外生命体の存在可能性を持つエキサイティングな候補になった。
15/19：それは衛星ではない！いや待て、やはりそうだ。
土星の53の衛星は全てが独自の形と起源を持っている。
そしてカッシーニから送られて来た驚くべき画像が、それら全てに対して何らかの新しい知見をもたらした（特にカッシーニが発見した衛星たちに関しては）。
例えばミマは、1つのクレーターと、スターウォーズのデス・スターのような不気味な表面を持っている。
16/19：ライトサイドとダークサイド
そして、フォースの具現化という意味では、イアペトスは、片側が荒涼とした白、もう片側が炭のような黒という劇的な表情を見せている。
これはちょうど地球の月のように、この衛星が潮汐力により常に土星を向いていることから、崩壊する衛星フェーベからの塵が、常に黒い側に降り注いで色を付けているからだ。
正直なところ、見るべき衛星があまりにも多すぎる。それぞれの衛星に関しては、NASAのこの有益なカタログで、個別に見ることができる。
17/19：「地球が微笑んだ日」
ヴォイジャーが撮影したペールブルードット（淡く青い点）のように、この信じられないほどの画像にはすぐに息を呑まされ、謙虚にさせられる。
逆光を放つ土星とそのカラフルなリングの背景の中に、地球の姿を捕えられる珍しい機会を、見逃すわけにはいかない。
このショットでは、地球はおよそ14億4500万キロマイル離れている。本当に近付いて良く見れば、私たちの月がその右側に添えられている。
18/19：最後の突入
最後の軌道周回を終えた後、カッシーニは土星の大気の中に時速12万4000キロ以上のスピードで突入した。
その最後のエネルギーを使ってアンテナを地球に向け続け、最後の最後までデータを送り続けた。
こうした尊い宇宙船を、確実な破滅へと送り込むことは残酷なことのように思えるかもしれない。
しかしこれは、カッシーニの最終目的であり、最初から計画されていたことなのだ。
最後に1度だけの実験で、最後にもう1度歴史を残した。
ここに示したのは探査機が送り返してきた最後の画像セットの中の1つだ。
カッシーニが降下していくにつれて、衛星エンケラドスが土星自身の向こうに沈んで行くのが見える。
19/19：ミッション完了
カッシーニのシグナルが永遠に消え去ったときに、宇宙管制センターは感動に包まれた。
ミッションのプログラムマネージャーと宇宙船運行チームマネージャーをそれぞれ勤めた
Earl MaizeとJulie Webster
は、宇宙船の最終突入のあとハグを交わした。
カッシーニ、ホイヘンスそしてこの素晴らしいミッションを可能にしたエンジニアと科学者たちの国際チームに敬意を表する！
TC
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★ ☆ 土星から最新報告 ☆ ★
(画像はNASA/JPL/Space Science Institute提供)
このページではカッシーニの最新観測結果を紹介していくょ。
随時更新しま～す。
過去の観測結果は特集などでまとめていく予定なのでそちらの方も見てね。
土星探査機カッシーニ
http://www.geocities.jp/new_petty75/cassini_news.htm
これらの画像はカッシーニが2004年10月、12月にタイタンに接近したとき撮影したものを組み合わせたモザイクだょ。
それぞれの画像に示されている白いバーの長さは200km。
まず(a)はXanadu地域の西側の、明るい地域と暗い地域の境界部分。
画像の上の方に2つ、左下に1つ、暗い地域の中に明るいリングが見られるね。
これらは恐らくクレーターで、上の2つは直径約30km、左下のは直径約50kmだょ。
(b)はホイヘンス着陸地点近くの画像で、着陸地点はこの画像の左上の隅にあるょ。
右から左へ吹く東風によってこのような模様ができたと考えられているんだ。
(c)では、明るい地域の中に、液体メタンが流れた跡と思われる細長いすじが見えているね。
(d)では、明るい地域の中に太い亀裂のような模様が見えているょ。
これらはタイタンの地殻変動でできた断層だもしれない。
(e)はホイヘンス着陸地点より南方の地域で、矢印の暗く太いすじは、
地下から湧き出た液体メタンが流れた跡かもしれないって言われているんだ。
(f)では白い地域が横方向に引き裂かれたような模様が見えているょ。
これもタイタンの地殻変動によるものかもしれないんだ。
この画像のもとの画像は、カッシーニが2004年7月2日にタイタンに34万kmまで接近したとき撮影したものだょ。
処理をして細かな模様も見えるようにしたものなんだ。
あちこちに蛇行した暗いすじが見えるけど、
その多くは着陸したホイヘンスが発見した液体メタンが流れた跡だと考えられているょ。
また、クレーターらしき小さな円形の模様もあるけれど、
タイタンにはクレーターが大変少ないんだ。
これは地殻変動や大気、液体メタンなどによって
タイタン表面が常に新しく生まれ変わっているからなんだ。
カッシーニはこれまで何度かタイタンに接近し観測してきたけど近赤外線で撮影されたタイタン表面の画像を組み合わせたのがこの地図だょ。
まだ詳しく観測されてない部分はぼやけていて解像度が悪いんだ。
ホイヘンスが着陸したのは中央近く、経度190度南緯10度の辺りだょ。
地図の右側の中央に広がる特に明るい地域はXanadu地域。
全体的に見ると赤道近くは暗く、中緯度地域は明るく、極地方は薄暗い色をしているね。
ちなみに南極の白黒の模様は雲で、地表の模様ではないから要注意。
これらはカッシーニが新たに発見した土星のリングの写真だょ。
まず(A)はCリングの内側部分の拡大で中央に見える隙間はマックスウェルの隙間。
外側に見えるマックスウェルの細環の内側にも、
より淡い細環があることがわかったょ。
次に(B)はホイヘンスの隙間。
ホイヘンスの隙間は、Bリングと、カッシーニの隙間の中の暗いリングとの間にあるんだ。
ホイヘンスの隙間の内部にはホイヘンスの細環と呼ばれる細いリングが発見されていたんだけど、
その内側により暗い細環がもう一本発見されたょ。
(C)はAリングの内部にあるエンケの隙間。
エンケの隙間の内部には以前から細いリングが発見されていたんだけど、
カッシーニはエンケの隙間の中を通る4本のリングの構造を詳しく捉えることに成功したょ。
最後に(D)は、AリングとFリングの間に発見された全く新しいリング。
淡い2本のリングのうち内側のものはR/2004S1、外側のものはR/2004S2と名付けられたょ。
特にR/2004S1は衛星アトラスの軌道に一致していて、
何らかのアトラスの重力の影響を受けていると考えられているんだ。
この画像はAリングの内部にあるエンケの隙間の外縁部分。
左下の部分がエンケの隙間だょ。
パンっていう名前の小さな衛星がこのエンケの隙間を通っているんだ。
写真中央に見えている規則的に並んだ細い隙間はパンが通ったことによってできた隙間なんだ。
特に内側の2本の隙間で挟まれた部分はロープのようなねじれた模様が見られるね。
これはパンが通ったときにリングの粒子が互いに集まる力がはたらいてできた模様と考えられているょ。
土星本体、たくさんの衛星、リングを作っている粒子自身の重力が複雑に関わりあってこのようなリングの構造が作られているんだね！
(この画像はNASA/JPL提供)
土星探査機カッシーニ
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上の(A)はAリングの外縁部分。
左よりの隙間はキーラーの隙間だょ。
Aリングの外縁に注目すると、外縁から60km内側に幅5～10kmのまだら模様の帯があることがわかるよね。
その部分をよりわかりやすくするためにリングの半径を縦軸に、経度を横軸にしたものが下の画像(B)だょ。
上1/3辺りに明暗の模様が見られるね。
恐らく外側を回る衛星の重力の影響を受けてできたものだょ。
また、Aリングの外縁には7つの膨らみがあって、
リンドブラッド共鳴と呼ばれているょ。
その部分のリングが外側を回るヤナスとエピメテウスの公転周期と整数比になっていて共鳴していることによるんだ。
これはAリング外縁の250km内側にあるキーラーの隙間のクローズアップ。
キーラーの隙間は幅42kmの隙間だょ。
このキーラーの隙間へ向かってリングから長さ約5kmのスパイクが何本も出ていることがわかったんだ。
主なもので10本(A～J)発見されたょ。
これらのスパイクは、Fリングから内側に向かって出ているスパイクによく似ているんだ。
FリングのスパイクはFリングのすぐ内側を回っている衛星プロメテウスの重力によってリングの粒子が乱されてできるものだょ。
そのことから、キーラーの隙間にもこれらのスパイクを作っている小さな衛星があるんじゃないかと予想されているんだ。
まだ実際には発見されていないけれど、
あるとすればキーラーの隙間のほぼ真ん中を通る楕円軌道を持つ直径数kmの衛星だと考えられているょ。
カッシーニによって捉えられた土星の大気の擬似カラー画像。
赤は雲よりも上層にあるメタン、
灰色は高層の雲、
茶色は中間層の雲を表しているょ。
右上にピンクの嵐が見られるね。
これはドラゴン・ストーム(竜の嵐)と呼ばれているょ。
この嵐の近くからは雷と思われる電波が観測されていて、
多分地球で見られるような雷を発生する嵐なんだろうね。
ところがこのドラゴン・ストームが土星の地平線から出てくるより前に雷からの電波が観測され始め、
反対側の地平線に沈むより前に電波の活動が終わってしまうんだ。
このことから見えている渦を巻く雲は、嵐が大気上層に頭を出した部分であり、
雷が発生している嵐のより深い部分は、上層の雲よりも東側にあるらしいことが推測されるんだ。
また、ドラゴン・ストームのような大きな嵐から、
いくつものより小さな嵐が発生し、
これらが大気深層のエネルギーになったり、強い大気の流れを維持するのに役立ったりしているらしいんだ。
2004年9月中旬撮影
国際天文学連合(International Astronomical Union, IAU)が土星の衛星フェーベのクレーター24個を命名したょ。
直径100kmの最大のクレーター、Jason(ジェイソン)を始め、
フェーベのクレーターにはギリシア神話のアルゴナウテースの勇士の名前が付けられたょ。
アルゴナウテースは「金の羊毛」を探して大船アルゴで遠征した一行で、
ジェイソンはその隊のリーダー。
これらの画像は土星探査機カッシーニが土星に到着する直前の2004年6月にフェーベに接近したときに撮影したものだょ。
フェーベは直径220kmのクレーターに覆われたいびつな形の衛星だったんだ。
土星の雲の写真。
これは土星の昼と夜の境界近くを撮影したもので、
ここでは太陽がほぼ真横から土星の雲を照らしているために、
土星の雲が立体的に浮き上がって見ているんだ。
1月16日撮影
土星探査機カッシーニ
http://www.geocities.jp/new_petty75/cassini_news.htm
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