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[PPS06-P02] 土星衛星エンセラダス噴出氷の拡散と土星メインリングへの降着
キーワード：土星リング、エンセラドス、ランダムウォーク
土星メインリングの形成時期については、依然として明確な結論が得られていない。従来の仮説として、土星本体と同時に共形成した可能性や、後期重爆撃期に外部天体の衝突によって形成した可能性が提示されてきた。しかしこれらの仮説では、リング粒子の帯電や、太陽光によるリング粒子の昇華、他の粒子との衝突や合体などの過程によって、リング粒子の質量や力学的状態が変化し、現在までの長期間にわたって安定して存在し続けることが困難であるとされる。近年では、別の形成仮説として、内部分化した氷衛星同士の衝突や潮汐破壊によって衛星の氷層が破砕し生じた氷片がメインリングを作った可能性も出されている。カッシーニ探査機の分光観測によると、リング粒子の主成分は水氷であり、数％の不純物を含むことが明らかになっている。この観測結果をもとに、リングが形成した時期を推定する試みが行われている。そのひとつの方法として、惑星間物質のリングへの降着によるリング粒子の汚染の進行を考慮した年代推定がある。カッシーニ探査機のその場測定によると、惑星間物質は一定のフラックス（10-17～-16 kg/m2s）でリングに降着していると推定される。リング形成時には純粋な水氷のみからなると仮定し、この降着によってリングが継続的に汚染されると考え、現在観測される不純物の蓄積量を元に逆算すると、リングは1～4億年前に形成したと推定されている。しかし、この推定にはいくつかの不確定要素が存在する。そのひとつが、土星系に存在する衛星エンセラダスの影響である。エンセラダスは南極域から毎秒10～100 kgの水を噴出し続けており、そのうちの一部が周囲へ拡散することで、リング粒子へ降着する可能性がある。このプロセスによって、リングの表面が継続的に水氷で覆われるため、分光観測の結果としてリングの形成年代が実際よりも若く見える可能性がある。しかしながら、この拡散過程やリングへの降着率についての定量的な評価は行われておらず、その影響の大きさは未解明である。本研究ではこの影響を調べるために、エンセラダスから噴出した水氷の粒子の拡散過程をランダムウォークで近似する数値モデルを構築した。エンセラダスは毎秒2 kgの水氷を空間へ放出しながら約4.0土星半径の軌道上を約33時間で公転し、放出された氷粒子が土星周囲に拡散する過程を165万年間にわたって追跡するシミュレーションを行った。2次元計算の結果、拡散する氷粒子が約2.3土星半径に位置するメイリング外端部に降着するまでの平均時間は約8万年であった。また、土星からの距離に対する氷粒子の数密度分布の時間変化は、約132万年（約4万エンセラダス公転周期）で定常状態となり、Eリング粒子反射率に類似する分布へと至った。この時の、氷粒子のメインリング外端部への降着率は、1.4×10-15 (kg/m2s)となった。この値は、リング粒子を汚染する惑星間物質のフラックスより10倍程度大きいことから、噴出氷がリング粒子へ降着する過程が汚染作用に勝る可能性を示唆する。従って、汚染過程のみを考えた現状の年代推定では真のリング形成年代を見誤る可能性があり、現状で出されている1~4億年という推定年代よりも有意に長い可能性がある。