タイタン (衛星)

タイタン; Titan
	惑星探査機カッシーニによって撮影されたタイタン。; 大気があるため輪郭がかすんで見えている。
仮符号・別名	別名 Saturn VI
発見
発見年	1655年
発見者	クリスティアーン・ホイヘンス
軌道要素と性質
平均公転半径	1,221,850 km
離心率 (e)	0.0292
公転周期 (P)	15日 22時間 41分
軌道傾斜角 (i)	0.33° (土星赤道に対する)
土星の衛星
物理的性質
半径	2575.5 km（平均）
平均半径	2575.5 km
表面積	83×106km2
質量	1.345×1023 kg
平均密度	1.88 g/cm3
表面重力	1.35 m/s2
自転周期	15日 22時間 41分; (Synchronous)
アルベド（反射能）	0.21
赤道傾斜角	1.942°
大気の性質
大気圧	160 kPa
窒素	97%
メタン	2%
	■Template （■ノート ■解説） ■Project

タイタン (Saturn VI Titan) は、土星の第6衛星。1655年3月25日にクリスティアーン・ホイヘンスによって発見された。地球の月、木星の4つのガリレオ衛星に次いで、6番目に発見された衛星である。

概説

名前はギリシャ神話の巨神族ティーターン（英語ではタイタン）に因む。日本では当初^[いつ?]、チタンあるいはティタンと呼ばれていたが、近年^[いつ?]ではタイタンと英語読みで呼ぶことが多い。

土星最大の衛星で、その直径は約5,150km。惑星である水星よりも大きい。木星の衛星であるガニメデに次ぐ大きさとされているが、かつては^[いつ?]太陽系内にある衛星の中で1番大きいと考えられていた。その大きさゆえに8等級と比較的明るく、小型の望遠鏡でも土星の傍にあるのが確認できる。

特徴

→「タイタンの大気」も参照

タイタンの特徴は衛星を包む濃い大気と雲であり、表面気圧は地球の1.5倍、大気の主成分は窒素 (97%) とメタン (2%) であることが計測されている。重力が大きく低温（分子の運動エネルギーが小さい）のため重力で大気（窒素分子）を引きとめておくことができていると考えられる。タイタンの表面重力は、1.35 m/s²と地球より小さいため、表面気圧は地球の1.5倍であるが、単位表面積あたりの大気量は地球の10倍に相当する。

太陽系内の衛星で大気を持つものには木星の衛星イオや海王星の衛星トリトンなどが存在するが、タイタンほどに厚い大気を持つものはない。また、タイタンには地球によく似た地形や気象現象があると考えられている。

また、タイタンには液体メタンの雨が降り、メタンおよびエタンの川や湖が存在すると考えられていた。このことは、カッシーニ探査により確認されている^[1]。

内部構造

タイタンの内部構造は、木星の衛星であるガニメデと同様に、地殻、マントル、コアを持つ構造であると考えられていたが、探査機カッシーニが計測したタイタンの重力の計測により、非常に異なっていることが判明した^[2]。検証チームは、タイタンの薄い氷の地表の下は、溶けかかった氷と岩石との粥状態の海になっているとの見解を示している。検証チームに参加していないベルリンのドイツ航空宇宙センターのウルリッヒ・ケーラーは、内部構造が地殻、マントル、コアに分離できるほど十分な熱が得られなかったことを示している、と述べている^[2]。

2014年7月2日、NASAの研究チームは、タイタンの氷の下にある海は死海のように濃い塩水でできているとする研究結果を発表した。水の密度は真水よりはるかに高く、硫黄やナトリウム、カリウムを含む塩水でできていると推定し、死海に匹敵する濃さだと結論付けた^[3]。

生命の可能性

→詳細は「タイタンの生命」を参照

太陽から遠く離れたタイタンは表面温度が-179°Cにも達する極寒の世界で、生命の存在など到底不可能と思える環境にある。一方で、分厚い大気と豊富な炭素化合物を持つなど生命にとって有利な点もあり、生命が存在する可能性が提示されている。タイタンの地表には液体の水は存在できず、代わって液体メタンやエタンが川や湖を形作っている^[4]。

タイタンに存在しうる生命としては、極寒の地表ではなく、地下で液体として存在する水の中に生息するものが考えられている。これはエウロパなど他の氷衛星で考えられているものと同様の生命で、タイタンにも氷の地殻の下にアンモニア水などで構成される海があるとみられており、そこに生命が存在する可能性がある^[4]。

他方、地表の液体メタンやエタンの湖の中に、地球の生命とは全く異なる「水によらない生命」が存在するという説が提唱されている。しかし、このような生命が成立可能であるかは、2018年現在では未だ仮説の域を出ていない^[4]。

探査の歴史

→「カッシーニ (探査機)」および「ホイヘンス・プローブ」も参照

タイタンの詳細な画像は1980年にボイジャー1号が撮影したものが最初だった。ボイジャー1号は冥王星探査の可能性を捨ててまでタイタンへ意図的に接近した^[5]にもかかわらず、濃い大気に覆われていて不明点が多いままだった。翌1981年にはボイジャー2号も土星を訪れているが、1号ほどタイタンに接近したわけではなく、タイタンの知見について大きな進展は無かった。

1990年代に入ると、ハッブル宇宙望遠鏡などによって表面の様子が少しずつ解析されるようになった。ハッブル宇宙望遠鏡により撮影された大陸のような地帯は、“Xanadu”（ザナドゥ、桃源郷）と名づけられている。

2003年1月5日、チャンドラX線観測衛星は土星によるかに星雲の食を利用し、タイタンがかに星雲から放出されているX線を遮る現象を観測した。観測結果によると大気の厚さは約880kmで、1980年のボイジャー1号の電波などによる観測結果より10 - 15%厚いため、大気が膨張した可能性が示唆された。

2003年冬、すばる望遠鏡に NASA の装置が取りつけられ、この衛星の激しいジェット気流が観測された^[6]。

2004年6月30日に土星軌道に投入されたカッシーニ探査機は、7月1日からタイタンの撮影を開始した。レーダー測定、可視光と赤外線のマッピング分光計による擬似カラー画像が撮影され、初めて分厚い大気の下の地形の画像が得られた。その結果、タイタンの地表にはほとんどクレーターが無く、レーダーに黒く映る海らしきものが発見された。しかも、メタンが大気中にあるにもかかわらず、撮影された雲の中にはメタンはほとんど見つかっていない。

2004年12月24日、カッシーニは小型探査機ホイヘンス・プローブをタイタンに投下した。翌2005年1月14日にタイタン上空に到達、パラシュートを使って表面へ着陸。着陸作業中に写真撮影を行い、データを送信した。この画像には液体メタンによるものと思われる海や川、陸地・デルタ状の「河口」が写っていた。また大気成分や温度、気圧、地形など科学データを集め、カッシーニ経由で地球へ送られ、その中にはタイタンの地表を吹き渡る風の音を捉えた音声データも含まれていた。なお、ホイヘンスの着陸点は「ぬかるみ」のような場所であったという。着陸時の衝撃が弱かったことや、カメラに泥のようなものが付着しているのが理由としている。

その後、小型探査機ホイヘンスによる観測で得られたデータ（気温、気圧、大気中のメタン濃度など）を分析した結果、タイタンの上空には目視が困難なほどの薄い雲が2層存在し、その内下層の雲からはメタンの霧雨が降っていることが明らかになった。

なお、2009年8月からタイタンは春分に入り、北半球に光が差し込むようになったため、北半球の本格的な観測が始まっている^[7]。

地形

→「タイタンの地形一覧」も参照

地域 - 架空の理想郷にちなみ命名されている。アルベド値の高いエリアはザナドゥ、ディルムンなど、アルベド値の低いエリアはシャングリラ、チントゥー（浄土）、センキョ（仙境・仙郷）など。
シャングリラ内のアルベド値の高いエリア「Facula（白斑）」には、形の似た地球の島の名がついている。初期にグレートブリテンと仮称された白斑の正式名称は四国（シコク）となった。そのほか、ミンダナオ（旧アイルランド）、テセル（旧マンハッタン）、ケルゲレンなど。
クレーター、氷の火山 - ガネーシャなどの世界の神話の神々にちなんで命名されている。メンルヴァクレーター（旧キルクス・マクシムス、直径392.0km）はタイタンで最大。
メタンの湖 - 大きな「海」はクラーケンとリゲイアという架空の怪物から、そして小さい「湖」はオンタリオ湖などの地球の湖にちなみ命名されている。「クラーケン海」の大きさは40万平方kmで、カスピ海より大きい。