ディオネ

ディオネは土星の中規模な氷衛星のひとつで、この惑星の衛星の中で4番目に大きく、平均半径は約561kmだ。377,400km離れた、傾斜角わずか0.019度という整った、ほぼ円形の軌道を2.7日ごとに一周している。硬い水氷が岩石質の核を包み込む世界で、氷が石のように振る舞うほど冷たく(摂氏約マイナス186度)、この地域のほぼすべての大気を持たない天体に共通する二重の歴史——上空からの絶え間ないクレーター形成と、内部からのゆっくりとした構造的な亀裂——に傷ついている。

探査機が接近するはるか以前から、ディオネを他と一線を画す存在にしていたのは、後方半球にまとわりつく明るく幽霊のような筋模様だった。何十年もの間、これらは単に「筋状地形」として記録されるにとどまっていたが、NASAのカッシーニ探査機が到着してようやく、その正体が明らかになった——それは霜ではなく、そびえ立つ氷の崖の連なりだったのだ。

カッシーニによって発見され、カッシーニによって訪れられた

イタリア出身でフランスで活動した天文学者ジョヴァンニ・ドメニコ・カッシーニは、1684年3月にパリ天文台からディオネを、隣接するテティスとともに初めて見つけた。彼は自身が発見した4つの土星の衛星を、パトロンであったルイ14世に敬意を表して『シデラ・ロドイケア』——ルドヴィクスの星々——と名付けた。しかしこの美辞麗句のラベルは長続きしなかった。1840年代にジョン・ハーシェルが、土星の衛星にはギリシャ神話のティタン神族とその眷属の名を付けるべきだと代わりに提案し、この衛星はディオネとなった。ホメロスがアフロディーテの母として描いたティタン女神である。

最終的にディオネを詳細に地図化した探査機自身がカッシーニの名を冠していたことには、見事な対称性がある。2005年から2015年にかけて、カッシーニ探査機はこの衛星への標的フライバイを5回行った。最も接近したのは2011年12月12日で、表面からわずか100km足らずの上空を通過した。より遠方からの、5回のうち最後となる2015年8月17日の遭遇では、探査機が土星本体での劇的な最期へと向かう前に重力データを収集した。

説明された筋状地形

1980年にボイジャー1号が接近飛行した際、そのカメラはディオネの後方側を横切る淡い糸状の模様を捉えたが、画像は何であるかを判断するには粗すぎた。有力視されていた推測——薄い明るい霜の層——は誤りだったことが判明する。カッシーニの高解像度画像は、この「筋」が構造的な亀裂の露出した面であることを明らかにした。それは長く連なる崖のシステムで、中には高さ数百mに及ぶものもあり、地殻が引き裂かれて沈み込んだ跡だ。急峻な壁面から暗い表面物質が剥がれ落ち、新鮮で明るく反射率の高い水氷を露出させている。

これらの断層網には、この衛星の古典的なテーマにふさわしく、ウェルギリウスの『アエネイス』にちなんだ名前——パドヴァ、パラティーヌ、エウロタスの各溝(カスマ)など——が付けられており、それぞれの系は後方半球を横切って数百kmにわたって延びている。これらの存在は、ディオネがかつて構造的に活発で、凍りついて不活発なままではなく、変形し割れていたことの直接的な証拠だ。研究者の中には、この亀裂が、隣接するエンケラドゥスで今も噴出を続ける「タイガーストライプ」の噴出孔の、成熟して静まった従兄弟のようなものかもしれないと示唆する者もいる。

クレーターと二つの顔

土星のほとんどの氷衛星と同様、ディオネは公転しながら常に一方の半球を前方に向け続けており、両側の姿は際立って異なっている。古い平原は衝突クレーターに覆われており、最大の命名されたクレーターは、ウェルギリウスの『アエネイス』にちなんだ幅約160kmのアエネアスと約120kmのディードー、それに南極付近にある幅約350kmの巨大な衝突盆地エヴァンダーだ。不可解なことに、最もクレーターの多い地形は後方側に位置しており、これは単純な軌道力学が予測するものとは逆で、ディオネが過去のある時点で大きな衝突によって回転させられ、向きを変えられた可能性を示唆している。

クレーターに覆われた地殻の下では、ディオネは質量にしておよそ半分が岩石、半分が氷で、密度は水のおよそ1.5倍だ。これは半径約400kmのケイ酸塩に富む核が、厚い氷の殻に包まれていることを示している。

隠された海とかすかな大気

ディオネは今のところ明らかに活動的ではないが、埋もれた海の証拠は興味をそそる。2016年、ベルギー王立天文台の研究者たちがカッシーニの重力測定データを再解析し、ディオネの氷の地殻が、外殻と深部の岩石核の間に挟まれた深さおよそ100kmの地球規模の液体の水の海に浮かんでいると考えたときに最もよく当てはまることを見出した。もしこれが確認されれば、ディオネはエンケラドゥス、エウロパ、タイタンと並んで地下海を持つ可能性のある世界という選ばれた仲間入りを果たすことになる。この海は、エンケラドゥスとの1:2の軌道共鳴による潮汐力の作用によって、一部温かく保たれている。

この衛星はまた、ごくかすかな大気の痕跡も抱えている。2010年のフライバイの際、カッシーニの観測装置は分子状酸素からなる希薄な外気圏を検出した。これはおそらく、土星の磁気圏に捕らわれた荷電粒子によって表面の氷から弾き出されたものだろう。呼吸することはおろか、真の大気と呼ぶにはあまりに希薄だが、これはディオネが完全に死んだ表面ではなく化学的に活発な表面であることを示している。

ラグランジュ点の護衛

ディオネは、自らの伴侶衛星を従えていることが知られている数少ない衛星のひとつだ。ヘレネとポリデウケスという2つの小さな衛星がディオネの軌道を共有しており、重力的に安定なラグランジュ点でその前後を進んでいる。ヘレネはL4点で60度先行し、ポリデウケスはL5点で60度後方に位置する。これらはディオネを周回するのではなく、ディオネの軌道そのものを占めているため、ディオネの「トロヤ衛星」として知られている。この配置は、テティスとその独自の共軌道伴侶の組み合わせを除き、他に例がない。

ディオネの見つけ方

ディオネは自宅用望遠鏡の射程内にあるが、明るい土星に寄り添っているため手強い対象でもある。実視等級はおよそ10等で、タイタン、レア、イアペトゥス、テティスに次いで捉えやすい土星の衛星のひとつであり、環のそばにかすかな星のような点として現れる。口径100mm以上の望遠鏡があれば、安定した夜には、この衛星が2.7日ごとに惑星を一周する中で、時間ごと、そして夜ごとに位置を変えていく様子を見て取れるはずだ。プラネタリウムソフトや天体暦を使えば、これを兄弟衛星や背景の星々と見分けるのに大いに役立つ。