土星の環は4億年以内に形成された？土星探査機カッシーニのデータをもとに指摘

土星环在4亿年内形成？ 土星卡西尼号航天器的数据显示。
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非常に目立つ環を持つ「土星」は、太陽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されて以来、土星の環は常に関心と研究の対象であり続けてきました (※) 。現在では環を持つ天体が他にも見つかっていますが、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を持っているのでしょうか？また、環はいつ頃作られたものなのでしょうか？

凭借其非常明显的星环，"土星 "是太阳系中非常突出的一颗行星：自从1610年伽利略-伽利莱首次观测到它以来，土星的星环一直是人们关注和研究的对象。 尽管现在已经发现了其他带有星环的天体，但它们并不像土星的那样明显。 那么，为什么土星是唯一拥有一套令人尊敬的星环的行星？ 这些环又是什么时候产生的呢？

※…ただし、望遠鏡の精度の問題から、ガリレオは環であると認識できていませんでした。環であると初めて認識されたのは、1655年にクリスティアーン・ホイヘンスによってでした。
20世紀の末頃まで、環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、土星の環は約46億年前に形成されてから現在まで存続してきたことになります。
しかし、土星に探査機を送り込み、環を非常に近くから観測できる時代になると、この考えには疑問が持たれるようになってきました。土星の環が余りにもキレイすぎることが主な理由です。

然而，由于望远镜的精度问题，伽利略并没有认识到它是一个环。 克里斯蒂安-惠更斯在1655年首次承认它们是环。
直到20世纪末，普遍的观点是，星环是与土星一起形成的。 根据这一观点，土星环形成于大约46亿年前，并一直存活到今天。
然而，当航天器被派往土星，从非常近的距离观察土星环时，这一观点受到了质疑。 主要原因是，土星环太漂亮了。

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) などの岩石質の塵が天体へと降り積もっていきます。土星の環は主に水の氷でできていますが、 “環を掃除する人” はいないため、微小隕石が降り積もることで環の成分は岩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。
薄く広がった環は衛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、土星の環の質量は直径約400kmの衛星ミマスの半分と推定されていますが、面積はミマスの9万倍以上もあるのです。

就像地板和家具如果长时间不清理，灰尘会逐渐积累一样，宇宙中也有各种灰尘，如微陨石，也会在太空中的天体上积累。 土星的星环主要由冰构成，但由于没人会去清理星环，所以随着微陨石的积累，星环应该变得越来越岩石化，颜色越来越深。
分布稀疏的星环比卫星的面积大得多，这意味着它们更容易积聚灰尘和变色。 例如，土星环的质量估计只有直径400公里的卫星Mimas的一半，但面积却是Mimas的9万多倍。

ところが、実際には土星の環の95%以上 (質量比) は氷でできていることが判明しています。46億年前という環の形成年代が正しいとする場合、環がこれほどキレイな状態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、環の正確な形成年代を見積もるには、塵が実際にどれくらいの速度で環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。
コロラド大学ボルダー校のSascha Kempf氏らの研究チームは、NASA（アメリカ航空宇宙局）とESA (欧州宇宙機関) が打ち上げた土星探査機「カッシーニ」のデータを元に、土星の衛星と環の年齢を推定しました。

然而，超过95%的土星环（按质量计算）实际上被发现是由冰构成的，如果46亿年前的土星环形成日期是正确的话，这与土星环一直保持如此干净的状态是不一致的。 因此，为了估计星环的确切形成年龄，有必要尽可能准确地估计灰尘在星环上实际沉降的速度。
科罗拉多大学博尔德分校的萨沙-肯普夫和她的团队根据美国国家航空航天局（NASA）和欧洲航天局（ESA）发射的卡西尼号航天器的数据，估计了土星卫星和星环的年龄。
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カッシーニに搭載されていた観測機器の1つ「宇宙塵計測器（Cosmic Dust Analyzer）」は、文字通り宇宙に漂う塵などの粒子状物質を計測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、宇宙塵計測器は土星の外に由来することが確実か、またはその可能性が高い塵を合計173個検出しました。この結果から、土星の環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匹分の重さに相当します。

卡西尼号上的一个仪器：宇宙尘埃分析仪，实际上是专门测量太空中的尘埃和其他微粒物质。 在卡西尼号围绕土星运行的13年中，宇宙尘埃分析仪共检测到173个确定或可能来自于土星以外的尘埃颗粒。 从这些结果可以计算出，每年落在土星环上的灰尘量为每平方米8微克。 这大致相当于一个水蚤的重量。

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は “あっという間” に汚染されるようです。土星の環にこの速度で塵が降り積もった場合、現在の環に含まれる岩石成分の量に達する時間は、どんなに長くても4億年未満であると推定されます。
つまり、現在の土星の環は形成されてから4億年未満であることになります。これは土星本体の年齢である46億年の10分の1以下であり、天文学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く見積もった場合の数値であり、条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，俗话说，"每一粒灰尘都是一座山"，即使是这样的数量，土星环似乎也会在 "短时间内 "被污染。 如果灰尘以这种速度在土星环中积累，估计最多需要不到4亿年的时间，就可以达到今天土星环中岩石物质的数量。
这意味着，土星目前的星环还不到4亿年的历史。 这还不到土星本身年龄（46亿年）的十分之一，从天文学上来说，这是一段非常短的时间。 此外，小于4亿年是可能的最大估计，甚至某些条件下可能小于1亿年。

過去の研究により、土星の環を構成する物質は土星に落下しており、環は1億年以内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、人類は土星に環が存在するほんの一瞬の期間に天文学の技術を発展させるに至ったことになります。雄大な土星の環を眺められる私たちは、とても幸運であると言えるでしょう。
ただし、これがどの程度の幸運であったのか、つまり土星の環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。この疑問は、環の起源についての調査をさらに進めることで判明するかもしれません。

过去的研究预测，构成土星环的物质已经在落入土星，土星环有可能将在1亿年内消失。 如果这些预测是正确的，人类将十分幸运，在土星环存在的短暂时间内发展出天文技能，观赏到土星的雄伟光环。
然而，该研究表示，这种幸运也不能说是很特别的程度，因为目前搞不清楚土星环是否只形成了一次，或者它们是否在过去多次形成和消失，这个问题可能会通过对星环起源的进一步研究得到答案。
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例えば、過去に砕けた巨大な衛星の破片が環の起源だとする説がありますが、今回の研究ではこの点は検証されていません。土星の環にはまだまだ謎が残されています、これからの観測や研究に期待しましょう。

例如，有一种理论认为，星环起源于过去破碎的巨大卫星的碎片，但这在这项研究中没有得到验证。 土星环仍然是一个谜，我们可以期待进一步的观察和研究。