木星の大赤斑上空は1300℃、原因は嵐の音か

高感度観測で判明、『ネイチャー』誌に発表

2016.07.29
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木星の大赤斑として知られる嵐の渦は、高層大気に熱を伝えているようだ。(PHOTOGRAPH BY NASA)
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 木星表面に見える「大赤斑」の正体は、太陽系最大の嵐によって生じる渦だ。この渦の上空の大気は1300℃以上の高温になっていて、地球上で最も高温である溶岩よりも熱いことが判明した。(参考記事:「もっと精細な木星の大赤斑画像を見る」

 研究を行った米ボストン大学のジェームズ・オドナヒュー氏によると、木星の高層大気のなかで、大赤斑上空が最も高温であるという。同氏らがこのほど科学誌『ネイチャー』に発表した論文では、激しい嵐によって発生した音波が上空に伝わり、大気を加熱しているのではないかと推測している。(参考記事:「木星の“眼”、ハッブルが撮影」

 今回の観測結果は、長年にわたって惑星科学者たちを悩ませてきた問題の解決に役立つ可能性がある。

 木星以遠の惑星の大気の温度が、太陽光による加熱だけでは説明できないほど高いことは、以前からよく知られていた。例えば木星の場合、太陽光による加熱だけなら高層の大気の温度は約26°Cであるはずだが、実際の温度は420~720℃もある。

 これまでに、木星の極地方に出現する壮麗なオーロラが極地方を加熱していることは分かっているが、この現象では木星全体の温度の高さは説明できない。「木星、土星、天王星、海王星では1970年代からこの問題が未解決になっています」とオドナヒュー氏。(参考記事:「スーパーアースの大気は高温の水蒸気?」

音波による加熱

 今回、ハワイにあるNASAの赤外線望遠鏡(IRTF)を使って行われた観測により、少なくとも1つの熱源が大気を激しくかき乱し、局所的な(しかし巨大な)ホットスポットを形成していることが明らかになった。ホットスポットの中心は木星の大赤斑の上空にある。大赤斑は、地球より大きい嵐が、何百年間も荒れ狂っている領域だ。

 オドナヒュー氏らは、木星の高層大気に含まれる「プロトン化水素分子(H3+)」というイオンを調べた。このイオンが放射する赤外線の相対的な強度を基にガスの温度を推定したところ、大赤斑の上空約800kmでは途方もない高温になっていることが明らかになった。

 研究チームは、大赤斑の嵐によって生成する音波がガスを振動させることで、高層大気を加熱しているのではないかと考えている。

 とはいえ、大赤斑が木星全体を加熱しているとは考えにくく、木星全体の温度が高い理由は謎のままである。オドナヒュー氏は、木星全体で見られる小規模な嵐や大気中の乱流が温度の高さに寄与しているのかもしれないと言う。(参考記事:「太陽系外の岩石惑星に大気、初めて確認」

同じ現象が地球にも?

 個々のホットスポットを見分けることのできる高感度の観測装置が木星に向けられたのは今回が初めてだったが、その観測結果は、地球に関する理解を深めるのに大いに役立つと期待される。「嵐と高層大気の相互作用を地球上で測定するのは困難ですが、木星はそのしくみを教えてくれます」と、オドナヒュー氏は言う。

 地球の大規模な山脈の上空でも、木星の大赤斑の上空と似たようなことが(小規模ではあるが)起きている可能性がある。幸い、地球上の嵐は一過性である上、地球数個分の大きさになることもないが、山脈に吹きつけて越えていく風は、音波を生成して上空を加熱することができるはずだ。(参考記事:「木星の大赤斑が縮小、ハッブル観測」

 米エンブリー・リドル航空大学のマイケル・ヒッキー氏は、「アンデス山脈のやや東に見られるホットスポットは、このようにしてできた可能性があります」と言う。「アルプスやヒマラヤでも、同じ現象が起こるかもしれません」

 NASAのゴダード宇宙飛行センターのエイミー・サイモン氏は、今回の観測結果と研究チームが提案するメカニズムはたしかに興味深いが、H3+イオンからの信号を解釈するのは非常に難しいため、測定した温度は慎重に見る必要があり、より高分解能のデータが必要だろうと指摘する。(参考記事:「祝!探査機ジュノーが木星周回軌道に、偉業を解説」

 オドナヒュー氏も同意見で、観測チームは今年になってさらなるデータを収集し、現在分析中であると言う。現時点で確実に言えるのは、大赤斑が途方もなく高温であるということだけだ。「ポケモンGOでリザードンをゲットするにはうってつけの環境かもしれません」(参考記事:「ポケモンGO自然の中でも、国立公園関係者が注目」

文=Nadia Drake/訳=三枝小夜子

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