NASAのジュノー探査機が木星の超サイクロンや巨大な磁気を地図に描く

NASAの探査機ジュノーは数ヶ月にわたって木星の素晴らしい写真を送信してきたが、今回、同ミッションの科学者らは、これまで観測されていなかった木星の極地の嵐と強力な磁場に関する査読済みの研究結果を初めて発表した。

「ジュノーが最初に木星に接近したことにより、この巨大ガス惑星についての理解が深まった」とサウスウエスト研究所のスコット・ボルトン主任研究員が率いるジュノー科学チームはサイエンス誌に報告している。

ボルトン氏とその同僚は本日、サイエンス・アンド・ジオフィジカル・リサーチ・レターズ誌に発表された一連の論文とNASAの電話会議でその結果を発表した。

木星はこれまで、1970年代にNASAのパイオニア探査機とボイジャー探査機、そして1995年から2003年にかけてガリレオ探査機によって近距離から調査されてきたが、ジュノーは科学者たちが木星について持つイメージに残された多くの空白を埋めている。

ジュノーは極から極までを周回する極めて楕円形の軌道を描いているため、これまでの観測キャンペーンでは見逃されていた木星の極における混沌とした嵐を追跡することができる。

「私たちが知っている木星とは全く似ていません。…まるで隕石のクレーターのように見えますが、もちろんすべて大気、つまりガスです」とボルトン氏はサイエンス誌のポッドキャストで述べた。彼によると、極地の嵐は、木星の赤道付近で見られるより規則的な帯状・帯状のパターンとは異なるという。さらに、北極の嵐のパターンは南極の嵐とは異なっている。

北極付近の楕円形の嵐の中には、850マイル（約1350キロメートル）以上広がるものもある。高高度にあるほぼ円形の雲は、4,000マイル（約6,400キロメートル）以上も広がっている。「まるで竜巻のような、そびえ立つ構造です」とボルトン氏は述べた。「ある種のサイクロンですが、立体的です」

科学チームは、この混沌とし​​た光景は、土星探査機カッシーニが捉えた土星の極地域の画像とは「根本的に異なる」と述べている。

極地の嵐は地球の天候を動かす力学に似たプロセスによって引き起こされているようだが、大赤斑など木星のよく知られた赤道嵐と同じくらい安定しているかどうかはまだ明らかではない。

ジュノーが撮影した写真の中には、雲の主層の上に白い斑点が浮かんでいるものがいくつかある。「まるで木星に雪が降っているようで、それがどのように作用するのかを観察している」とボルトン氏は述べた。しかし、この雪には凍結したアンモニアが含まれている可能性が高いという。

ボルトン氏は、ジュノーは1年以上続く予定の主要ミッションを通して、嵐の発達を追跡し続けると述べた。「木星の仕組みを解明するには、ミッションの残りの期間が本当に必要です」と、本日の電話会議で記者団に語った。

ジュノーのミッション期間はガリレオの8年間の活動期間よりずっと短くなると予想されている。これは探査機が木星の雲頂にずっと接近し（最大3000マイル）、強力な放射線帯を繰り返し通過するためだ。

ジュノーの測定によれば、木星の磁場は最大で7.766ガウスに達した。これは地球の磁場の10倍以上、コンピュータモデルに基づいて科学者が予測した値の2倍の強さである。

NASAゴダード宇宙飛行センターでこのミッションの磁場調査を担当する主任科学者、ジャック・コナーニー氏は、木星の磁場は場所によって強く、場所によって弱いと述べた。これは、木星の磁場が中心部の作用ではなく、表面近くのダイナモ作用によって発生している可能性を示唆していると、コナーニー氏は述べた。

https://www.youtube.com/watch?v=BWOSGI1WrNA

科学者たちはガリレオのデータに基づいて、木星の磁場が強烈なオーロラを引き起こすことはすでに知っていたが、ジュノーの紫外線と赤外線の撮影能力によって、オーロラがどれほど強烈になるかについて、より正確な理解が得られている。

一部のオーロラ放射は、火山性のイオや氷に覆われたエウロパ、ガニメデなど木星の衛星による磁気相互作用によって引き起こされていると思われる。

これは木星のオーロラが地球のオーロラとどう違うかを示す一例にすぎません。

「地球上のオーロラは、主に太陽の影響を強く受けます」とボルトン氏は述べた。「太陽風と地球の磁気圏、つまり磁場との相互作用がオーロラを生み出します。木星のオーロラは根本的に異なります。…太陽風と関係する部分もありますが、大部分は木星の自転と関係しています。」

コナーニー氏は、ジュノーが観測した粒子放出のパターンは、電子が地球のオーロラの場合のように上からではなく下から木星の磁場に引き込まれていることを示唆していると述べた。

https://www.youtube.com/watch?v=MTIoUr-uolk

ジュノーは、磁場の測定と重力場の読み取りにより、木星の内部構造も把握し始めている。

「木星内部では、多くの奇妙な深部運動が起こっている可能性があるようだ」とボルトン氏は語った。

同氏は、初期の観測結果から木星には液体金属水素の層の下に「大きくぼやけた核」があることが示唆されているが、これは科学者らが予想していなかったことだと述べた。

木星に接近した際、ジュノーの恒星航法カメラは、巨大惑星のかすかな塵の環を前面に映したオリオン座の姿を捉えました。「これは、木星の環の内側から外側を撮影した初めての画像です」と、NASAジェット推進研究所のハイディ・ベッカー氏は述べています。

ジュノーは53日ごとに木星に接近飛行を続ける。次回の接近飛行は7月11日で、探査機は初めて大赤斑の真上を通過する予定だ。

今後さらに多くの科学論文が発表される予定だが、ボルトン氏は、初期の結果がすでに惑星に関する大局的な観察を裏付けていると述べた。

「ジュノーの成果が示しているのは、巨大惑星に関する私たちの考えが少し単純化しすぎているかもしれないということです」と彼は述べた。「巨大惑星は私たちが考えていたよりも複雑です。内部で起こっている動きはもっと複雑です。私たちの単純な考えとは異なる形で形成された可能性があります。つまり、太陽系の形成方法や巨大惑星の働きに関する私たちの考えを、ジュノーは根本的に変えることになるのです。」