ボイジャー1号の土星観測から46年、写真が捉えた環の構造と衛星の姿

探査機ボイジャー1号が1980年に土星へ接近してから、2026年11月で46年になります。当時の写真は、土星の環の細かな構造や、衛星タイタンを覆うもやの層などを捉え、土星と衛星の新たな特徴を明らかにしました。星間空間を飛行する同機は、2026年11月18日に地球から1光日、つまり光が24時間で進む距離に達する見込みです。

土星への接近で捉えた環と衛星

ボイジャー1号に先立ち、1973年に打ち上げられた探査機パイオニア11号が、1979年に土星の近くを通過して観測しました。土星と最大の衛星タイタンを撮影したほか、土星の磁場が影響する領域である磁気圏を調べ、2つの衛星を発見しました。

その翌年、ボイジャー1号は土星に接近しながら、土星と衛星の写真を地球へ送りました。1980年10月30日の写真には、土星とともにテティス、エンケラドス、ミマスが写っています。さらに近くから撮った写真では、衛星ディオネやテティスに加え、土星のA環とB環を隔てる隙間「カッシーニの間隙」や、テティスが土星に落とす影も捉えています。

1980年11月16日には、土星の近くを通過した4日後のボイジャー1号が、約530万キロメートル離れた位置から土星を振り返って撮影しました。三日月状に輝く土星と、その影が落ちた環が写り、最も密な部分を除く環の向こうには、明るい土星の姿が透けて見えます。この写真には、ボイジャーが発見した、車輪のスポークのように見える環の模様も明るい斑点として残っています。

数百の細い環と新たな衛星を発見

接近観測では、土星の環の細かな構造が分かりました。幅の広いA環、B環、C環には数百もの細い環が含まれ、B環の最も密な部分では、中心軸の周りに一様には並ばない構造が多数見つかりました。細いF環には3つの構成部分があり、折れ曲がったり交差したりしている箇所も捉えられています。

F環の外側にはさらに2つの環が観測され、C環と土星本体の間にも物質が見つかりました。また、内側を回る小さな衛星のうち3つは、ボイジャーの画像から発見されました。これらの衛星は、互いに、また環の粒子と重力を通じて影響を及ぼし合っています。

氷を主体とする衛星にも、密度、光の反射率、表面の地形に大きな違いがありました。内部の活動によって表面が変化したことを示す証拠も得られています。ディオネの接写には、多数のクレーターと筋状の地形が写っています。この筋状の地形は当初、氷の火山に由来する堆積物と考えられていましたが、後の探査機カッシーニの観測で、地殻の活動によってできた氷の崖と分かりました。

タイタンの疑似カラー画像に写るもやの層

タイタンは厚い大気を持ち、その外側を覆うもやは、場所によって厚さや見え方が異なります。ボイジャー1号は1980年11月12日、約2万2000キロメートルの距離から、タイタンの縁に重なるもやの層を撮影しました。

この画像には、もやの細部を見せるために実際とは異なる色を割り当てる「疑似カラー」が使われています。大気中に浮かぶ微粒子であるエアロゾルの厚い層の上部はオレンジ色で表され、タイタンの縁から高度200キロメートル、375キロメートル、500キロメートルの位置に層の区切りが見られます。

地球から1光日の距離と飛行50年へ

ボイジャー1号は、太陽から流れ出す粒子や磁場の影響が及ぶ領域「太陽圏」をすでに越え、星間空間を進んでいます。最近は、49年にわたる任務を延ばすために電力の配分を変更するソフトウェア更新の後、一時的に通信が途絶えましたが、その後、通信は回復しました。

2026年11月18日に到達する見込みの地球から1光日という距離に続き、2027年9月には宇宙での飛行50年を迎える予定です。