レア

レアは土星の衛星の中で2番目に大きく、太陽系全体の衛星の中でも9番目に大きい天体だが、この巨大惑星の主要な衛星の中では、なお最も地味な部類にとどまっている——タイタンのようなメタンの川もなく、エンケラドゥスのような水の間欠泉もなく、イアペトゥスのような真っ黒な半球もない。その代わりにレアが差し出してくれるのは、水氷でできた古く輝くほどにクレーターだらけの地殻に刻まれた、外太陽系の荒々しい過去のほぼ手つかずの記録だ。半径約764km(直径にして約1,528km)は、タイタンの3分の1程度にすぎないが、その低い密度は、この天体がおよそ4分の3が氷でわずか4分の1が岩石であることを物語っている——数十億年にわたってほとんど変化していない、凍りついた「汚れた雪玉」なのだ。

レアはまた、小さいながらも本物の画期的な出来事の舞台でもある。2010年、カッシーニがレア周辺の酸素と二酸化炭素からなる希薄な大気の分子を採取した。これは探査機が地球以外の天体で酸素を含む大気の分子を直接捉えた初めての例だった。

後にその名を冠した探査機によって探査されることになった発見者

レアは1672年12月23日、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・カッシーニによって発見された。3世紀後に土星の偉大な探査機がその名を冠することになる、まさにその観測者である。これは1671年のイアペトゥスに続き、カッシーニが見つけた2番目の土星の衛星だった。彼は後に、自身が発見した4つの土星の衛星を、パトロンであるルイ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)という美辞麗句でまとめたが、神話にちなんだ名前「レア」——オリュンポスの神々の母であり、土星のギリシャ名クロノスの配偶者だったティタン女神——が一般に使われるようになったのは、ずっと後の1847年、ジョン・ハーシェルの提案によってのことだった。

3世紀以上もの間、レアはほとんど光の点にすぎなかった。それが変わったのは1980年のボイジャー1号のフライバイで、そのクレーターだらけの姿の最初の実写画像がもたらされ、その後2005年から2013年にかけて繰り返し接近したNASAとESAのカッシーニ探査機によって、この衛星は決定的に詳細に地図化された。

凍りついたクレーターだらけの世界

レアの表面は水氷に覆われ、衝突クレーターで飽和している。これは、新しい衝突が古いものをほぼ上書きしてしまうほど古い地形であることの証だ。カッシーニのデータは、この衛星が氷と岩石のほぼ均質な混合物に近く、密度は水のおよそ1.24倍にすぎないことを示している——これは、岩石質の核と氷のマントルへときれいに分離することが一度もなかった可能性があるほど低く、また均一な値だ。実質的に、レアは分化の程度がいまだ議論されている、汚れた氷の大きな球なのである。

クレーターに覆われた平原には、土星から見て裏側にあたる半球に、重なり合う2つの巨大な傷跡がある。幅約360kmの多重リング衝突盆地ティラワと、より古く侵食の進んだ幅約480kmのママルディ盆地で、ティラワはこのママルディ盆地の一部を上書きしている。ティラワの方がより北寄りで、侵食の度合いが小さい。両者は——レアの地形一般がそうであるように——世界各地の神話に登場する創造神話の人物にちなんで名付けられている(その谷(カスマ)には神話上の聖なる場所の名が付けられている)。これは国際天文学連合によるこの衛星の命名テーマに従ったものだ。

氷の崖と「スプラット」

ボイジャーがレアの後方半球を横切る淡く筋状の模様を捉えたとき、多くの研究者は、隣接する衛星ディオネで見られた「筋状地形」を思わせる霜の堆積物だと考えた。カッシーニによる2006年のより鮮明な撮像がその正体を明らかにした。この筋は、地殻が引き裂かれ沈降し、高さ数百mにも達する崖の面に新鮮な氷を露出させた、明るい構造的亀裂——溝(カスマ)——のシステムだったのだ。

最も印象的な単独の特徴は、南半球にある幅約47kmの光条を持つクレーター、インクトミで、「スプラット」というあだ名で呼ばれている。レアの主要な地形の中でも最も若いもののひとつと考えられており、その斜め衝突は地下の清浄な氷を掘り出し、数百kmに及ぶ明るい放出物の光条系を放射状に飛び散らせた。これにより、より古く埃っぽい周囲の地形の中で際立つ存在となっている。

地球以外で初めて見つかった酸素大気

2010年、カッシーニの観測装置は、分子状酸素と二酸化炭素からなる、レアを取り巻く極めて希薄な外気圏を検出した。想像を絶するほど希薄で——その酸素の密度は地球の大気に比べておよそ数兆分の1程度にすぎない——が、この発見は歴史的なものだった。探査機が私たち自身の世界以外で酸素を含む大気の分子を直接採取したのは、これが初めてだったのである。

この化学反応は生命とは何の関係もない。土星の強力な磁場に捕らわれた荷電粒子がレアの上空を通過し、その氷の表面に衝突することで、放射線分解と呼ばれる過程を通じて水分子を分解し、酸素を解き放っているのだ。二酸化炭素は、その反応性の高い酸素が氷や降り注ぐ粒子に含まれる炭素質の物質と結合することで形成されると考えられている。他の氷衛星でも同様の表面放射線分解による酸素の外気圏が推測されているが、レアのものはこれが直接検出された最初の例だった。

おそらく存在しなかった環

2008年、カッシーニのチームは興味深い可能性を報告した。レア周辺で検出された電子の対称的な減少が、軌道上を回るデブリの円盤、もしかすると個別の細い環さえも示唆しているというものだった——もしそうであれば、レアは自らの環系を持つことが知られた最初の衛星となったはずだ。これは本当に驚くべき主張だった。しかしその後行われた標的を絞った撮像調査は、予測された物質を探し求めたものの何も見つからず、この環の解釈は現在では未確認とされるのが一般的だ。この一件は、科学がミッションの途中であっても自らを修正していく様子を示す有益な教訓である。

軌道と観測

レアはおよそ527,000kmの距離を、約4.5日ごとに一周し、軌道傾斜角はわずか0.35度というほぼ完全に赤道面に沿った経路をたどっている。ほとんどの大型衛星と同様、潮汐固定されており、常に同じ半球を土星に向け続けているため、同じ前進方向の面が常に飛来するデブリに突っ込むことになる。日の当たる表面の温度はせいぜい摂氏約マイナス174度にとどまり、永久影の中ではマイナス220度近くまで下がる。

自宅の観測者にとって、レアは手が届くものの決して簡単な対象ではない。実視等級はおよそ10等で肉眼では見えないが、口径75〜100mm(3〜4インチ)の小型望遠鏡があれば、安定した夜に、十分な倍率で土星の輝きを抑え込みさえすれば、惑星のそばのかすかな星のような点として見つけることができる。タイタンに次いで土星の衛星の中で最も明るく、内側の氷衛星群の中でも最も明るい存在であり、その内側グループの最も外側に位置し、そこから遠く離れたタイタンまでは大きな隙間が広がっている。