木星の大赤斑が縮小中 嵐の減少が原因か

ま木星の大赤斑の周囲には、何世紀にもわたって渦巻いている謎の物体がある。この巨大な渦は、直径が地球よりも広く、風速が時速 260 マイルを超える、現在の太陽系で最大かつ最長の嵐だが、いつ始まったのかは誰にもわからない。なぜ赤いのか。誰が最初に観測したのかさえわからない (17 世紀のイタリア人かイギリス人か、19 世紀のドイツ人かアメリカ人か?)。

木星の最新の謎の一つは、なぜここ数十年で木星が劇的に縮小しているのかということだ。この疑問は、宇宙に関心を持つ19歳の気象学専攻の学部生を悩ませていた。2020年当時、地球上で複数の嵐が持続的な高気圧の中でどのように相互作用し、熱ドームや干ばつなどの劇的な結果を生み出すかを学んでいたケイレブ・キーヴニーは、次のような疑問を抱いた。「木星の奇妙で嵐の多い表面でも、同様の力学が働いているのではないか？」

ジャーナルに掲載された新しい論文では、 イカロス現在イェール大学で惑星科学の博士課程に在籍するキーヴニー氏と共著者らは、地球上でよく見られるこの大気のパターンが、巨大ガス惑星の巨大で持続的な嵐の縮小を説明できるかもしれないと提唱している。

研究者たちは、データをコンピューターモデルに入力し、より少数の小規模な嵐が大赤斑に飲み込まれたらどうなるかを再現した。（大気力学における潜在的渦度という概念により、嵐が増えると、より大きな嵐の回転が乱れるのではなく、その渦の可能性が増す。）そして、彼らのモデルでは、予想通り、その壮大な嵐は縮小した。さらに嵐を入力すると、嵐は拡大した。

この概念が木星の観測データで検証され、正確であることが判明すれば、この気象概念を太陽系全体に、そしておそらく太陽系外にも広げるのに役立つだろう。木星の大気の詳細は、地球とは非常に異なっている。たとえば、この巨大ガス惑星は超高速で自転しており（1 日はわずか 9 時間）、その大気は主に水素とヘリウムで構成されており、激しい嵐によって絶えず乱されている。しかし、その力学をモデル化すると、「基本的な物理学、すべての方程式は、地球とまったく同じです」とキーヴニー氏は言う。「それが私が木星を気に入っている理由の 1 つです。」

この分析は、かつては少なくとも幅2万5000マイル（地球の直径の3倍以上）あったこの斑点の運命を占うとともに、その起源をより深く理解するのにも役立つかもしれない。

最近の別の論文では、コンピューターシミュレーションを行って、大嵐がいつ、どのように発生したかを正確に突き止めようとした。その研究チームは、17世紀に惑星表面の大きな楕円形の観測で、現在の斑点が1831年にアマチュア天文学者によって初めて描かれたものとは異なる特徴を持っていた可能性が高く、その起源は惑星の大気中の対向するジェット気流の「乱れ」にある可能性が高いと示唆している。

今後の発見は、2016年7月に巨大ガス惑星の軌道に到着し、少なくとも2025年9月までデータ収集を続けると予想されるNASAの宇宙船ジュノーの観測によって促進されるだろう。キーヴニー氏は、気候モデルの改善によって、他の大気で起こっている力学に対する理解がさらに深まると期待している。

彼はまた、木星の黒点を詳細に観測してきたアマチュアの惑星愛好家たちの長い歴史を高く評価している。「この黒点は長い間観測されてきたが、必ずしもプロの天文学者によって観測されてきたわけではない」と彼は言い、好奇心に突き動かされたこれらの人々が「何百年にもわたって大赤斑の観測に多大な労力を費やしてきた」と指摘する。

今のところ、キーヴニー氏は、この惑星の最も印象的な特徴の残りの謎と、それがこの惑星について明らかにするもの、そして地球外の大気科学のより大きな可能性に魅了され続けている。「木星には、大赤斑の存在を可能にする何か特別なものがあるようです」。そして、彼は続ける。「木星には絶えず変化するものがたくさんあります。高緯度を見ると、非常に多くの乱気流と無秩序な天候があります。しかし、大赤斑は特徴として一貫しています」。変化の風がそれをどのように変えるかはまだわかりません。

リード画像: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/ Gerald Eichstädt /Seán Doran © CC NC SA

• キャサリン・ハーモン 勇気

  ポストする 2024年7月26日

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