天文学者たちは史上初めて木星の中層大気内部の風を測定し、木星の深層部に予想外に速いジェット気流があることを明らかにした。
『天文学と天体物理学』誌に掲載された論文は、「極渦」という言葉に新たな意味を与えている。
チリのアタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計（ALMA）を用いて、天文学者たちは雲頂のはるか下に位置する極ジェットの速度を計測しました。なんと、そこは突風が吹き荒れているのです。これらのジェットの最速は時速895マイル（1,440 km/h）で移動しており、これは地球上で最も強力なハリケーンが生み出す風速のほぼ5倍に相当します。
本研究の筆頭著者であり、フランスのボルドー天体物理学研究所の惑星科学者であるティボー・カヴァリエ氏は、木星のメインオーロラ（そう、木星にもオーロラはあり、実に素晴らしい）の下で発見されたこれらのジェットは、「上空900キロメートル（560マイル）で観測される超音速ジェットの下尾部」のようだとメールで説明した。カヴァリエ氏は、これらの気流は「直径が地球の直径の3～4倍、垂直方向の長さが900キロメートルの巨大な高気圧」を形成する可能性があると述べ、「これは太陽系で他に類を見ない現象だ」と付け加えた。
ヨーロッパ南天天文台が発表した声明の中で、カヴァリエ氏は新たに検出された現象を「気象学的に特異な怪物」と表現した。
木星の大気上層以下の風速を測定するのは容易ではありません。木星を横切る象徴的な赤と白の帯は、通常、上層の風速を測定するのに用いられます。また、上層大気の強風と関連付けられる木星のオーロラも基準点として用いられます。しかし公平を期すために言うと、科学者たちはこれまで、木星の中間層、つまり成層圏の風速を実際に測定できていません。
これらの測定を可能にしたのは、有名な彗星と非常に強力な望遠鏡という 2 つの要素でした。
問題の彗星は、1994年に木星に衝突したシューメーカー・レヴィ第9彗星です。この衝突によって大気中に特徴的な分子が残され、それらは過去27年間、巨大ガス惑星の周囲を漂っていました。これらの分子、具体的にはシアン化水素の存在により、カヴァリエ氏と彼の同僚たちは雲頂下を観察し、成層圏ジェット気流の速度を測定することができました。
これらの分子を検出するために、研究チームはアルマ望遠鏡の66基の高精度アンテナのうち42基を使用した。科学者が木星の中層大気でこのような測定を行ったのは今回が初めてとなる。
具体的には、ALMAデータにより、科学者たちは地球のこの部分で風に運ばれる分子の放射線放出における微小な周波数変化を測定することができました。つまり、ドップラーシフトを測定したのです。これにより、「列車の汽笛の周波数変化から列車の速度を推測するのと同じように、風の速度を推測することができました」と、サウスウエスト研究所の惑星科学者で今回の研究の共著者であるヴィンセント・ヒュー氏はESOの声明で説明しています。
これらの測定結果から、極地付近のオーロラ下の風速は時速895マイル（約1450キロ）で移動していることが明らかになりました。これは、地球の大赤斑内で渦巻く風速の2倍以上です。赤道に向かう成層圏の風速は、平均時速373マイル（約600キロ）に達しました。
これまでも大気上層で高速の風が観測されていましたが、科学者たちは、風速に関しては深層ほど遅くなると推測していました。しかし、今回の研究はそれとは異なることを示唆しており、研究チームにとって全く予想外の発見でした。
新たに検出された風は速いが、太陽系で最速というわけではなく、木星でも最速ではない。木星のオーロラの下で観測された風は「木星の雲頂で測定された最速の風の2倍の速さ」だとカヴァリエ氏は述べた。しかし、「さらに上層」、つまり「オーロラの下の電離層と呼ばれる層」では、「秒速1～2キロメートル（秒速0.62～1.24マイル）、つまり時速2,240～4,475マイル（時速3,600～7,200キロメートル）の超音速の風」が吹いている。さらに、海王星は「雲レベルで太陽系で最も強い風を吹き、オーロラの下で測定された風よりも25%速い」と付け加えた。
https://gizmodo.com/shallow-lightning-and-mushy-hail-violent-storms-on-jup-1844636573
この研究は、木星成層圏の風の測定に加え、今後打ち上げ予定の木星氷衛星探査機（JUICE）に搭載されるサブミリ波観測装置（SWI）による同様の調査の概念実証として行われました。打ち上げは来年予定されており、木星への初の欧州ミッションとなり、約10年後に到着すると予想されています。
