土星は巨大ガス惑星として「失敗」した可能性がある

環状惑星は確かにガス状ですが、本当に「巨大」なのでしょうか？

土星は本当に巨大で、地球の約 100 倍もあります。 その印象的な大きさにもかかわらず、この環状惑星は、質量がほぼ 3 倍ある木星に次ぐ大きさです。

これを考慮すると、ある天体物理学者は、土星を正式な巨大ガス惑星ではなく、偉大さを達成しようと試みたが、悲劇的に失敗した惑星と考えるべきだと提案しています。

プロの天文学者も一般の人々も同様に、木星と土星を同じ巨大ガス惑星という大まかなカテゴリーに分類する傾向があります。 結局のところ、どちらの惑星も非常に大きく、大気の大部分を占める水素とヘリウムのガスが大量に含まれており、この 2 つの惑星は太陽系で隣り合っています。

しかし、NASA のカッシーニ宇宙船とジュノー探査機によるより深い調査により、たとえば、体内深くに埋め込まれた重い元素の量など、世界間の大きな違いが明らかになりました。 さらに、木星の質量は土星の 3 倍です。これは、まあ、ある意味、大したことです。

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スイスのチューリッヒ大学理論天体物理学・宇宙論センターの天体物理学者であるラビット・ヘレド氏は、ジャーナル「Astronomy & Astrophysics Letters」に掲載が受理され、プレプリントとして入手できる新しい論文の中で、私たちの太陽系には真の天体が 1 つだけあると提案しています。ガス巨人：木星。 天王星と海王星は、大部分が水素とヘリウム以外の元素でできているため、氷の巨人としてより正確に知られています。 土星に関しては、それ自体は正当な巨大ガス惑星ではないが、その地位を獲得できなかったとヘルド氏は主張している。

巨大な惑星を成長させるのは難しい仕事だ。 初期の太陽系は複雑に進化する場所でした。 当初は、中心にあるまだ成長し続ける太陽の周りにたくさんの物質が渦巻いているだけでした。 その物質はほとんどが水素とヘリウムであり、より重い元素が散在していました。 しかし、若い太陽が熱くなり始めると、すべての水素とヘリウムが系から吹き飛ばされました。

これは、惑星が偉大さを達成する機会が狭いことを意味します。 特に水素とヘリウムからより多くの質量を蓄積する唯一の方法は、より多くの質量を蓄積することです。 何かが大きければ大きいほど、その引力は大きくなり、より多くの物質が惑星の仲間に加わりたいと思うようになります。 しかし、太陽がすべての軽い元素を吹き飛ばし、その成長を止める前に、惑星はこれを迅速に行わなければなりません。

これまで研究者らは、木星と土星は同様のゲームをしていると考えていた。両惑星は、比較的短時間で膨大な量の物質を素早く吸引する必要がある特定の重要な段階に達しているが、どういうわけかその過程で木星のほうが幸運だったのではないかと考えていた。

しかしヘルド氏によれば、サターンには実行のチャンスがなかったという。 惑星が指数関数的に水素とヘリウムを獲得できる限界値は、地球の質量のおよそ 100 倍です。 木星はこれを簡単に上回り、太陽が吹き飛ばす前に太陽系外縁部の物質の大部分を獲得したことを意味する。

天王星と海王星も同様に、この種の驚異的な成功を収めるにはあまりにも小さすぎました。 そして土星はちょうど移行ゾーンに位置しています。 もう少し大きかったら、木星と太陽系最大の惑星の座を争っていたかもしれない。

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代わりに、土星は立ち往生しました。 それは、重力意志の純粋な力によって大量の水素とヘリウムを引き下げることができるほど十分に大きくなりましたが、そのプロセスをオーバードライブさせて本格的に開始するには十分ではありませんでした。 つまり、どう見ても土星は失敗した巨大ガス惑星だ、とヘルド氏は言う。

これは、木星と土星が表面レベルで類似しているにもかかわらず、まったく異なる軌道に沿って進化したことを意味し、これが両者の深い違いを説明しています。 これら 2 つの世界がどのように進化したかの違いは、私たちの太陽系がどのように発展したかだけでなく、銀河全体の星系がどのように形成されたかを理解するのにも役立ちます。