環に囲まれた惑星

　土星は、古代人が知っていた5つの惑星の中で最も遠い場所にあった。1610年、人類で初めて望遠鏡を通して土星を眺めたのはイタリアの天文学者ガリレオ・ガリレイである。ガリレオは土星の両脇に一対の天体が存在するのを見て驚愕した。ガリレオはそれらの天体を別々の球体としてスケッチし、土星は3体に分かれているように見えると書いた。しかし、1659年にオランダの天文学者クリスティアーン・ホイヘンスはガリレオの望遠鏡よりも優れた望遠鏡を使って、土星は薄くて平らな環に囲まれていると発表した。

　1675年にはイタリア生まれの天文学者ジョヴァンニ・ドメニコ・カッシーニが、環に“隙間”（現在のA環とB環の間）があることを発見した。また、土星の衛星ミマスの重力による影響がこのカッシーニの間隙（幅4800キロ）の原因であることがわかっている。

　土星は木星と同じように主に水素とヘリウムで構成されている。その体積は地球の755倍で、上層大気の風速は赤道地域では毎秒500メートルに達する。ちなみに、地球上に吹く最も強い風は最大風速およそ110メートルである。そのような土星の超高速の風と土星内部から上がってくる熱との相互作用が、大気中の黄金の帯模様を生み出している。

　土星の環系は太陽系で最も大きく複雑であり、外側へ数十万キロも広がっている。1980年代の初頭にはNASAの宇宙探査機ボイジャー2機が、土星の環が主に水氷できていることを明らかにした。「編まれている」ような環、小環、そして「スポーク」もボイジャーによって発見されている。スポークとは、環の暗い部分で、その周囲にある環の構成要素とは異なる速度で土星を公転している。環の各構成要素の大きさは、数マイクロメートルから数十メートルまで非常に幅が広い。土星の小さな衛星の2つは、主要な環の隙間で公転している。

多くの衛星

　土星では現在61個の衛星が確認されており、今後も多くの衛星が発見されるだろう。最大の衛星タイタンは、惑星である水星よりも少し大きい。タイタンは太陽系で2番目に大きい衛星であり、最大の衛星は木星の周囲を回るガニメデだ。タイタンは窒素の豊富な厚い大気に包まれていて、地球の遠い昔の大気構成に似ている。この衛星をさらに調査すれば、惑星がどのように形成されるのか、そして初期の地球がどのような状態だったのかについても詳しくわかるだろうと考えられる。土星には、もっと小さな“氷”の衛星も多い。最近の（および進行中の）表面変化をうかがわせる証拠が見られるエンケラドスから、片半球の色がアスファルトよりも暗くもう片半球は雪のように明るいイアペトゥスまで、土星の各衛星はそれぞれ非常に個性的である。

　土星の磁場は木星の磁場ほど巨大ではないが、それでも地球の磁場と比べれば578倍も強力である。土星、その環、およびその衛星の多くは、土星の巨大な磁気圏の中にすべて収まっている。磁気圏とは、荷電粒子の運動が太陽風よりも惑星の磁場に大きな影響を受ける宇宙空間の領域のことである。ハッブル宇宙望遠鏡の画像は、土星の極地方に地球と同じようなオーロラがあることを示している。オーロラは、荷電粒子が磁場の線に沿って惑星の大気にらせん状に落下したときに発生する。

　1981年、ボイジャー1号と2号が土星に接近しその姿を撮影した。その後、私たちの土星に関する知識はすでに次の章に進んでいる。宇宙探査機カッシーニが土星系の探査を継続しているからである。2005年1月に、ホイヘンスというプローブ（小型探査機）がカッシーニ探査機本体から切り離されて衛星タイタンの大気を降下し、大気と表面に関するデータを収集している。カッシーニは、土星とその衛星、環、磁気圏に関する4年間の調査の過程で、土星を70周以上公転することになる。カッシーニは、NASA、欧州宇宙機関、イタリア宇宙機関がスポンサーを務めている。

—Text courtesy NASA/JPL