探査機ジュノー、木星の大気を立体的にとらえる

【2021年11月5日 NASA JPL】

2016年に木星周回軌道に入ったNASAの探査機「ジュノー」は、これまでに木星への接近探査を37回完了した。マイクロ波や赤外線といった、木星の分厚い雲を見通すことができる機器などによる観測の成果をまとめた論文が発表されている。

ジュノーのマイクロ波放射計（MWR）は大赤斑などの嵐を調べ、高層と低層での温度の違いを突き止めた。その結果から、木星の表面に見える渦の多くは100kmの深さにまで伸びていることがわかった。これは太陽光が届いて大気を温める高度よりも深い。また、大赤斑は重力に変化を及ぼすほどの質量があるので、ジュノーが時速20万kmで通過するときに起こった毎秒0.01mm程度の速度の変化を検出することで、大赤斑が雲頂の下約500kmの深さであることが明らかになった。

今回明らかになった大赤斑の深さを地球の大きさと比較した想像図（提供：JunoCam Image data: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSSJunoCam Image processing by Kevin M. Gill (CC BY)Earth Image: NASA）

木星の特徴的な縞模様は東風と西風が互い違いに吹くことで形成されているが、ジュノーは過去の観測でそのジェット気流が3200kmもの深さにまで到達していることを明らかにしている。ジェット気流の成因はまだわからないものの、MWRの観測から大気中のアンモニアの上下運動がジェット気流と驚くほど一致しているという手がかりが得られた。「アンモニアをたどることで、南北両半球に大気循環の塊を見つけました。その性質は地球の気候を大きく左右している『フェレル循環』に似ています。地球上では、南北の半球に1つずつフェレル循環がありますが、木星の場合少なくとも8つで、いずれも30倍以上大きなものです」（イスラエル・ワイツマン科学研究所 Keren Duerさん）。

木星。（左）米・ハワイのジェミニ北望遠鏡による赤外線像。（右）ハッブル宇宙望遠鏡による可視光線像。赤外線で明るく輝く部分は可視光線では暗くなっている（提供：International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/NASA/ESA, M.H. Wong and I. de Pater (UC Berkeley) et al.）

また、ジュノーは、木星の北極で巨大な8つの嵐が八角形模様を作っており、南極では5つの嵐が五角形模様を作っていることを2016年に発見していたが、これらの嵐が5年経っても同じ場所にあることが「木星赤外線オーロラ・マッパー（JIRAM）」の観測で確認された。嵐はお互いに影響を及ぼし合うことで均衡を保っているとみられる。

木星の北極の8つの嵐。2016年の発見以降、嵐の数に変化はない（提供：NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSSImage processing: Gerald Eichstädt, John Rogers © CC BY）

「これまでにジュノーは、木星の大気現象が予想以上に深いところで起こっていることを示唆して私たちを驚かせました。今、私たちはそれぞれの手がかりを組み合わせることで、木星の美しく激しい大気の働きを、本当の意味で、立体的に、とらえようとしているのです」（ジュノー主任研究員 Scott Boltonさん）。