天文学者たちは木星の赤斑がいつどのように形成されたかを解明したと考えている

木星は、少なくとも 1831 年から存在している、ガス巨星の大気中に渦巻く大赤斑で特に知られています。しかし、それがどのように形成され、どれくらい古いのかは、依然として議論の的となっています。ジョバンニ カッシーニを含む 1600 年代の天文学者も、木星の観測で同様の斑点を報告し、それを「永久斑点」と名付けました。これにより、科学者は、カッシーニが観測した斑点が今日見られる斑点と同じかどうか疑問に思いました。その疑問に対する答えが今や出ました。Geophysical Research Letters 誌に掲載された新しい論文によると、斑点は同じではないということです。

「大きさと動きの測定から、現在の大赤斑がカッシーニが観測した『永久斑』である可能性は非常に低いと推論しました」と、スペイン・ビルバオのバスク大学の共同執筆者アグスティン・サンチェス・ラベガ氏は述べた。「『永久斑』はおそらく18世紀半ばから19世紀の間に消滅したと思われます。その場合、赤斑の寿命は190年を超えると言えるでしょう。」

木星は、紀元前 7 世紀と 8 世紀のバビロニアの天文学者や古代中国の天文学者にも知られていました。後者の観測により、紀元前 4 世紀には太陽の周りを回る巨大ガス惑星の軌道に基づいた 12 年周期の中国の十二支が誕生しました。1610 年には、望遠鏡の出現に助けられ、ガリレオ ガリレイが木星の 4 つの最大の衛星を観測したことで有名になり、それによって太陽系のコペルニクスの太陽中心モデルが強化されました。

ロバート・フックは 1664 年にはすでに「永久斑」を観測していた可能性があり、その 1 年後にはカッシーニがそれに続き、1708 年まで何度も観測されています。その後、赤斑は天文学の記録から姿を消しました。ハインリッヒ・シュヴァーベという薬剤師が 1831 年に赤斑の最も古い絵を描き、1878 年までに木星の観測で再び目立つようになり、1883 年と 20 世紀初頭には再び薄れました。

もしかしたら同じ場所ではないかも知れませんが…

しかし、これはカッシーニが観測した永久斑と同じものだったのだろうか？サンチェス＝ラベガ氏と共著者らは、この疑問に答えようと、17世紀のカッシーニのメモや図面などの歴史的資料と、最近の天文観測を精査し、結果を数値化した。彼らは、最も古い記録された観測から21世紀まで、永久斑と大赤斑の両方について、大きさ、楕円率、面積、動きを年ごとに測定した。

研究チームはまた、大赤斑の原因と考えられる木星の大気中の渦の挙動に関するさまざまなモデルをテストする複数の数値コンピューターシミュレーションを実行した。大赤斑は本質的には大規模で持続的な高気圧性の嵐である。著者らがテストしたモデルの 1 つでは、大赤斑は大規模なスーパーストームの後に形成される。あるいは、風のせん断によって生成されたいくつかの小さな渦が融合したか、惑星の風の流れが不安定になり、大赤斑のような形状の細長い大気セルが形成された可能性がある。

サンチェス＝ラベガらは、現在の赤斑は、17世紀にカッシーニらが観測したものとはおそらく同じではないと結論付けた。彼らは、永久斑は18世紀初頭までに薄れ、19世紀に新しい斑点（現在観測されているもの）が形成され、190年以上も前のものだと主張している。

でも、そうかもしれない？

テキサス州サウスウェスト研究所の天文学者スコット・ボルトン氏など、この結論に納得していない人々もいる。「我々が見ているのは、嵐が去った後にほぼ同じ場所に新しい嵐が来たということではないのではないかと思う」とボルトン氏はニューサイエンティスト誌に語った。「まったく同じ緯度、あるいは似たような緯度で発生するというのは、非常に大きな偶然だ。我々が実際に見ているのは、嵐の進化なのかもしれない」

数値シミュレーションにより、黒点の形成には渦の合体モデルは適用されないことがわかった。風の流れが細長い大気の殻を作ったためである可能性の方がはるかに高い。さらに、1879年、赤斑は最長軸で約24,200マイル（39,000キロメートル）だったが、現在は約8,700マイル（14,000キロメートル）である。つまり、赤斑はその後数十年にわたって縮小し、より丸みを帯びてきたということだ。ジュノー探査機の最新の観測では、赤斑が薄く浅いことも明らかになった。

大赤斑がなぜ縮小しているのかという疑問は依然として議論の的となっている。研究チームは、縮小のダイナミクスを再現し、この斑点が一定の大きさで安定して安定し続けるのか、あるいはカッシーニの永久斑がおそらくそうなったように最終的に消滅するのかを予測することを目指して、さらなるシミュレーションを計画している。

Geophysical Research Letters、2024年。DOI: 10.1029/2024GL108993 (DOIについて)。