NASAの木星探査機ジュノーは、2016年に木星の周回軌道に入って以来、太陽系最大の惑星の多くの謎を解明すべく精力的に研究を続けてきました。そして、その最新の発見は、これまでで最も興味深いものの一つかもしれません。それは、木星の極付近に存在する全く新しいタイプのプラズマ波です。
水曜日にPhysical Review Letters誌に掲載された論文で、天文学者たちは木星の磁気圏内に見られるプラズマ波の特異なパターン、つまり木星を外部からの放射線から守る磁気「バブル」の存在を報告している。木星の非常に強力な磁場は、2種類の全く異なるプラズマを連動させて揺らし、極域に特異な荷電粒子と原子の流れを作り出しているようだ。
プラズマは木星の大気の乱流を形成する上で重要な力です。そのため、研究者たちは、今回の新たな観測によって木星の気象現象だけでなく、遠方の太陽系外惑星の磁気特性に関する理解も深まると考えています。
この研究で、研究者たちは、高度に磁化された低密度プラズマを含む木星磁気圏におけるプラズマ波の挙動を分析した。ミネソタ大学、アイオワ大学、テキサス州サウスウエスト研究所の研究者による共同研究チームは、プラズマ中の原子の動きと電子の動きをそれぞれ反映するアルヴェン波とラングミュア波の間に、予期せぬ振動を発見した。
電子は荷電原子よりもはるかに軽いため、通常、2種類の波は非常に異なる周波数で波打つことになります。しかし、木星の磁気圏では明らかにそうではなかったため、研究者たちはさらに詳しく調べることになりました。その後の調査により、木星の極付近でこれまで見たことのないタイプのプラズマ振動が明らかになりました。
「観測されたプラズマの特性は実に異常で、太陽系のこれまでや他の場所では発見されていない」と、今回の研究には関わっていないデンマーク工科大学の惑星科学者ジョン・レイフ・ヨルゲンセン氏はニューサイエンティスト誌に語った。
太陽嵐によって引き起こされる地球のオーロラとは異なり、木星のオーロラは、地球のオーロラの数百倍ものエネルギーを持つ、活発で超高速の粒子の奔流であり、強力な磁場の産物として発生することがあります。研究者らによると、このような現象の仕組みをより深く理解することは、太陽系外惑星における地球外生命体の探査ミッションにとって貴重な情報となる可能性があります。
「このような条件は地球上では発生しないが、他の巨大惑星の極域や、強力に磁化された太陽系外惑星や恒星では発生する可能性がある」と天文学者らは論文に記している。
「木星は太陽系のロゼッタストーンです」と、ジュノーの主任研究者スコット・ボルトン氏はNASAの探査機紹介ページで述べています。「ジュノーは私たちの使者として木星へ向かい、木星が伝えようとしていることを解釈します。」
NASAは当初、ジュノーのミッションを2017年に終了させる予定で、その際に探査機を意図的に木星の大気圏に突入させる予定でした。これはNASAの惑星保護要件を遵守する決定でした。しかし、ジュノーの飛行経路は時間の経過とともに変化し、NASAは探査機がもはや木星の衛星に対する脅威ではなくなったと結論付けました。その結果、NASAはミッションの延長を承認しました。
とはいえ、科学者たちは、今年9月までにジュノーの軌道は自然に変化し、木星の大気に飲み込まれると考えています。しかし、これで人類の木星探査が終わるわけではありません。エウロパ・クリッパーは2030年に木星の衛星エウロパに到達する予定です（前回調べたところ、火星付近の探査も行いました）。もちろん、木星にジュノーが飲み込まれた後も、科学者たちはジュノーから得られる貴重なデータを大量に持ち続け、今後何年にもわたって綿密に分析を続けることになります。
