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SCIENTIFIC AMERICAN December 2008

Enceladus: Secrets of Saturn's Strangest Moon

土星の月エンケラドス 噴泉の謎

By Carolyn Porco C. ポルコ
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When the Voyager 2 spacecraft sped through the Saturnian system more than a quarter of a century ago, it came within 90,000 kilometers of the moon Enceladus. Over the course of a few hours, its cameras returned a handful of images that confounded planetary scientists for years. 今から四半世紀以上も前,探査機ボイジャー2号は土星系を駆け抜け,衛星エンケラドスまで9万km弱の距離に接近した。その数時間の行程でカメラがとらえ,送信してきた数枚の画像は,惑星科学者を長年にわたって困惑させ続けた。
Even by the diverse standards of Saturn’s satellites, Enceladus was an outlier. Its icy surface was as white and bright as fresh snow, and whereas the other airless moons were heavily pocked with craters, Enceladus was mantled in places with extensive plains of smooth, uncratered terrain, a clear sign of past internally driven geologic activity. 多様な土星の衛星の中でも,エンケラドスは際立っていた。大気を持たない衛星の表面はクレーターで覆われ,ひどいあばた面をしているものだが,エンケラドスの氷で覆われた表面は新雪のように白く輝き,平坦でクレーターのない大平原が広がっていた。これは,かつてエンケラドスでその内部が引き起こす地質活動があったことを物語っていた。
At just over 500 kilometers across, Enceladus seemed far too small to generate much heat on its own. Yet something unusual had clearly happened to this body to erase vast tracts of its cratering record so completely. 直径500km程度のエンケラドスはあまりに小さすぎ,活動源となるような十分な熱を自らは生成できないとみなされていた。それにもかかわらず,クレーターを広範囲にわたって完全に消し去るような不可思議な出来事が,明らかにこの天体で起こっていたのだ。
Voyager’s brief encounter allowed no more than a cursory look, and, in hindsight, its imaging coverage of Enceladus was terribly unfortunate: a few medium-resolution images of the northern hemisphere, some low-resolution coverage in the south, and none of the south pole. We had no idea what we had missed. エンケラドスへのボイジャーの接近は瞬間的なものであり,その観測は一瞥(いちべつ)程度にすぎず,また今にして思えば,撮像範囲はとても限られていた。北半球の中解像度画像と南半球の低解像度画像がそれぞれ数枚撮られただけで,南極に至っては皆無だった。これでは私たちが何かを見落としていることに気づきようもなかった。
The interest generated by Voyager’s visit made a comprehensive examination of Enceladus a cardinal goal of the Cassini mission to Saturn. Launched in 1997, Cassini spent seven long years crossing interplanetary space carrying the most sophisticated suite of instruments ever taken into the outer solar system. It finally pulled into port in the summer of 2004 [see “Saturn at Last!” by Jonathan I. Lunine; Scientific American, June 2004]. このボイジャー訪問で私たちの知的好奇心に火がつき,エンケラドスの包括的調査がカッシーニ土星探査ミッションの主要項目になった。それまで外部太陽系領域に持ち込まれたことのない最新鋭の観測機器群を搭載したカッシーニは1997年に打ち上げられ,7年かけて惑星間空間を旅した。そして2004年の夏,ついに目的地に到着した(J. I. ルーニン「ついに土星へ カッシーニ探査機の挑戦」日経サイエンス2004年9月号)。
In December of that year it dropped a probe into the atmosphere of Titan, Saturn’s largest moon, and then commenced its tour of the rest of the Saturnian system―not least Enceladus, which it has examined more closely than ever over the past several months. その年の12月,カッシーニは土星最大の衛星タイタンの大気にプローブ(ホイヘンス)を投下し,自身は土星系のタイタン以外の衛星を巡る旅を開始した。特にエンケラドスでは,数カ月にわたって詳細な調査が行われた。
What it found on this tectonically wracked little world has been a planetary explorer’s dream, and now this tiny outpost tucked deep within a magnificent planetary system clear across the solar system has taken on a significance that belies its diminutive size. Enceladus not only has enough heat to drive surface-altering geologic activity but also is endowed with organic compounds and possibly underground channels or even seas of liquid water. その地質構造的に荒廃した小さな世界でカッシーニが見たのは夢のような光景だった。そして,太陽系の遠くに位置する,壮大な土星系内の小さな辺境の地,エンケラドスは,そのちっぽけなサイズとは似つかぬ重要な場所と認識されるに至った。エンケラドスは表面を変形させる地質活動を引き起こすのに十分な熱を保持しているのみならず,有機物を保有し,地下に水脈もしくは液体の水の海が存在する可能性がある。
Energy, organics, liquid water: these are the three requisites for life as we know it. In our explorations of this alien and faraway place, we have come face to face with an environment potentially suitable for living organisms. It does not get much better than this. 「熱源」「有機物」「液体の水」これらは生命体にとっての必須の3品だ。カッシーニによるはるか異境の地の探査が,有機生命体に適していると思われる環境を白日の下にさらしたのだ。これ以上すばらしいことがあろうか?
The Slow Reveal of Enceladus
The first hint, not unanimously appreciated at the time, that we were in for something very big emerged even before Cassini’s first close encounter with Enceladus. In January 2005 our cameras took the first images of the moon backlit by the sun, a viewing geometry that planetary astronomers call high solar phase. Just as the dust that coats your car’s windshield becomes dramatically more visible when you drive into the sun, so do the very fine particulates that are spread throughout the solar system when you look through them toward the sun. These viewing circumstances had proved very successful throughout the Voyager mission in revealing hard-to-see structures in rings and atmospheres of the outer planets and their moons, and they were key to the investigation of Enceladus.
 ベールをぬぐエンケラドス
当時は皆がそう思っていたわけではないが,カッシーニがエンケラドスへのフライバイ(接近通過飛行)を試みる以前に,私たちは何かとてつもない発見がありそうだという予兆をつかんだ。2005年1月,私たちのカメラは背後から太陽に照らされるエンケラドスの姿を初めてとらえた。観測対象を挟んで太陽と観測者のなす角度は「太陽位相角」と呼ばれる。太陽に向かって車を運転する(太陽位相角が大きい)ときにフロントガラスを覆う塵がはっきり見えるように,太陽に向かって立つと,太陽との間に漂う微粒子がよく見える。かつてボイジャーはこのメカニズムを利用して,容易に見ることのできなかった外惑星の環や,外惑星とその衛星の大気の構造を次々と明らかにし,探査は大成功を収めた。そして,エンケラドスの探査でもこのメカニズムが重要なカギとなった。
The January images showed a flare protruding from the moon’s south polar limb. No one needed to say it; we Voyager veterans were immediately reminded of the volcanic plumes rising above Jupiter’s volcanic moon Io and the gossamer hazes in the atmosphere of Neptune’s moon Triton. Some on the imaging team were convinced the flare was hard evidence that material was erupting from the south pole; others cautioned that the feature was probably one of those annoying camera artifacts that often turn up under sunward-facing conditions. 2005年1月にとらえたこの画像には,エンケラドスの南極付近から噴出するフレアが映っていた。当然ながら,私たちボイジャー探査から携わっているベテランは,すぐに木星の活火山衛星イオが噴出する火山プルームや,海王星の衛星トリトン大気中の薄いもやを連想した。撮像チーム内には,フレアは物質が南極から噴出している証拠だと確信した者もいたが,太陽に向かって立ったときにしばしば見られるやっかいものの映像ノイズだとする見方もあった。
I was on the fence. Unfortunately, we were all too busy with planning future observations and writing scientific papers to undertake the kind of detailed analysis that might settle the matter. With no time for verification, I made the decision to say nothing publicly; I knew too well how embarrassing it would be to announce a discovery of a plume of material leaping off the surface of a moon that was supposed to be geologically dead, only to have to admit soon thereafter it was a smudge. Fortunately, we did not have long to wait. 私はどちらとも決めかねていた。あいにく,私たちはその後の観測計画の立案と科学論文の執筆に忙殺され,問題に決着をつけるための詳細な解析ができなかった。確かめる時間がなかったため,私は公表しないことに決めた。地質学的にすでに死んだと思われている衛星の表面から物質が噴き出ているプルームを発見したと公表し,後にそれが単なる画像の汚れだったと認めるような事態になったとき,それがどれほど恥ずかしいことかを私はよくわかっていたからだ。幸運にも,程なく私たちは答えを見いだした。