木星の“眼”のような大赤斑、その驚きの「深さ」が観測から明らかに

太陽系最大の惑星である木星に渦巻く“眼”のような大赤斑。これが実は薄い層ではなく、木星の大気の500km近く奥まであることが、米航空宇宙局(NASA)の探査機「ジュノー」の観測データから明らかになった。

TEXT BY RAMIN SKIBBA

WIRED(US)

木星を象徴する渦巻く“眼”であり、地球をすっぽり呑み込めるほど大きく止まることのない嵐でもある大赤斑。そこには、まだまだ驚きの事実があった。遠く離れた位置から木星の深部を調べていた科学者らは、この宇宙サイクロンが巨大なガス惑星である木星の大気の300マイル(約480km)ほど奥まで延びていることを発見したのである。

20年ぶりに木星を周回している米航空宇宙局(NASA)の探査機「ジュノー」に搭載された高感度の観測機器によって、天文学者らは重力とマイクロ波を測定。大赤斑がこれまで考えられていたより深部まで達しており、より複雑な構造をしていることを発見した。詳細は10月28日(米国時間)に学術論文誌『Science』に掲載されている。

「木星の深部を初めてのぞき込むことができたのです」と、カリフォルニア州サンアントニオにあるサウスウエスト研究所の宇宙物理学者のスコット・ボルトンは語る。ジュノーによるミッションの主任研究員でもあるボルトンは、今回発表された2本の論文のうち1本の著者だ。「大赤斑を横から見るとパンケーキのようですが、このパンケーキはもっと薄いだろうと予想していました」

ジュノーの観測から見えてきたこと

地球の周辺に存在する惑星のなかで最大の木星と比べて、ジュノーはスクールバスよりほんの少し大きい程度と極めて小さい。10,000マイル(約16,000km)をわずかに超える高度で2016年から木星を周回しており、小さいとはいえ「重力科学」の実験に必要なツールをはじめとする数々の最先端技術を備えている。

木星は密度が均一ではないことから、木星の重力のわずかな変動を通して渦巻く内部の様子を探ることができる。ジュノーには無線トランスポンダー(中継機)が搭載されており、NASAのディープスペースネットワークへと信号を送る。ディープスペースネットワークは地球上に複数のアンテナをもっており、さまざまな惑星間の宇宙ミッションをサポートしている。

無線トランスポンダーが送った信号が返ってきたときに周波数がわずかに変化していれば、それは(飛行している木星の特定の場所で重力がより強かったり弱かったりしているので)探査機の速度が変化したことを意味する。これはNASAの人工衛星「GRACE」が地球の地下水の枯渇を測定する際と似た概念である。

「摂動はごくわずかで、1秒間に10マイクロメートル程度です。この機器でこれだけの精度が得られるのはすごいことです」と、カリフォルニア州パサデナにあるNASAジェット推進研究所のジュノーの科学者で、重力測定に焦点を当てたもうひとつの新たな研究の著者であるマルツィア・パリージは言う。

こうして大赤斑の大部分が木星の大気の上層200マイル(約320km)以内か300マイル(約480km)以内に存在することを、パリージらは発見した。これは小さな数字ではない。もしこのような嵐が地球上で発生したら、その高さは地表と国際宇宙ステーションの高度差よりも大きくなることだろう。