木星の成層圏に吹く秒速400mのジェット気流を初観測! | アストロピクス

木星の成層圏に吹く秒速400mのジェット気流を初観測!

アルマ望遠鏡を用いて、木星の中層大気(成層圏)に吹く、時速1450km(秒速400m)にもなる強い風(ジェット)が初めて直接観測されました。この観測には、1994年に木星へ衝突したシューメーカー・レビー第9彗星も関係しています。

木星の南極付近の成層圏の風のイメージ図。青い線はジェットの風速を表しています。木星画像はジュノー 探査機が撮影したもの。Image Credit: ESO/L. Calçada & NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS
木星の南極付近の成層圏の風のイメージ図。青い線はジェットの風速を表しています。木星画像はジュノー 探査機が撮影したもの。Image Credit: ESO/L. Calçada & NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS

木星には赤道と平行に茶色と白の帯があり、そこにある雲を追跡することで木星の下層大気の風が調べられてきました。一方、木星の極域にはオーロラが発生し、それは木星の上層大気の強風と関連があると考えられています。しかし、それらの間にある中層大気(成層圏)の風を直接測定することはできていませんでした。

木星の成層圏には雲がないため、雲を手がかりとして風を調べることはできません。しかしフランス、ボルドー天体物理学研究所のティボー・キャバリエ氏らの研究チームは、かつて彗星が木星にもたらしたシアン化水素(HCN)分子を追跡することで、木星の成層圏のジェットを直接測定することに成功しました。

そのHCN分子は、1994年に衝突したシューメーカー・レビー第9彗星によって木星の成層圏に生成されたもので、それ以来、風に乗って移動しています。キャバリエ氏らはHCN分子が放つ電波をアルマ望遠鏡を使って観測することで、木星の「ジェット」の速度を測定しました。「ジェット」は、地球大気のジェット気流のようなもので、幅の狭い帯状の風のことをを指します。電波を放つ分子が移動していると、電波の周波数がわずかに変化します。その変化(ドップラー効果)を測定することで、風の速度を推定することができたのです。

キャバリエ氏は「最も素晴らしい成果は、木星の極域に現れるオーロラの下に、時速1450kmもの強いジェットが存在することです」と述べています。この風速は木星の大赤斑の最大風速の2倍以上に相当します。

共同研究者であるビラル・ベンマヒ氏(ボルドー天体物理学研究所)は、「今回の結果は木星のジェットが、高度900kmで直径が地球のジェットの4倍もの大きさの巨大な渦を作っていることを示しています」と語っています。

これまでも木星の極域に強風が存在することは知られていましたが、それは今回の研究対象となった領域より数百km上空での風でした。これまでの研究では、そのような大気上層の風は高度が下がるにつれて速度も低下し、成層圏では消失していると考えられていました。キャバリエ氏は「アルマ望遠鏡の新しいデータはそれとは逆のことを示しています」と語ります。木星の極域の成層圏でこのような強風が発見されたことは「本当の驚きだ」とキャバリエ氏は付け加えました。

今回の研究では極域のジェットに加えて、木星の赤道域の成層圏にも、時速600kmもの強い風が存在することが分かりました。

(参照)ESOアルマ望遠鏡