ジュノーはついに木星の大赤斑に十分接近し、その深さを測定できた。

ジュノー宇宙船のデータを使用した2つの新しい研究により、木星の表面で少なくとも数百年にわたって猛威を振るってきた嵐である大赤斑の深さを初めて直接測定したことが明らかになった。

天文学者たちは数世紀にわたって木星のガス渦を観察してきたが、2011年に木星の周回軌道に打ち上げられたジュノーは、初めて木星の巨大な嵐の表面下に何があるのか​​を垣間見せてくれた。これにより、研究者たちは太陽系の巨大な世界の内部構造を垣間見ることができるかもしれない。1つの研究では重力の測定値が使用され、もう1つの研究では、最近木星の嵐の上空を飛行した際にジュノーのマイクロ波放射計から得られたマイクロ波データが使用された。両研究とも今週、サイエンス誌に掲載された。

「私たちは大赤斑の上を飛行し、その深さを計測することができました」と、イスラエルのワイツマン科学研究所の大気力学者で、両研究論文の共著者でもあるヨハイ・カスピ氏は言う。同氏は地球や他の惑星の大気を研究している。

ジュノー探査機は当初、大赤斑の上空を低空飛行する予定はなかったと同氏は言う。大赤斑支持派は、重力データを取得するために渦の上空飛行を行うようジュノー探査チームを説得しなければならなかった。実際、彼らは2019年2月と5カ月後の7月の2回の上空飛行を実現した。

カスピ氏は、大赤斑の密度が周囲の大気に比べて高いため、「小さな質量異常」が生じると話す。まるで嵐が小さな惑星のように振る舞い、その重力を利用して宇宙船を周囲の空間よりも強く引っ張っているようだ。そして「十分に正確であれば」異常の引力を測定して嵐の規模を割り出すこともできる。

カスピ氏によると、宇宙船には地球に向けられたアンテナがあり、加速すると地球に送信される信号の周波数にわずかなドップラー効果が生じるという。救急車の出入りを聞き分けるのと同じように、研究チームはこの音程の変化を利用して宇宙船の動きを解明し、その加速を正確に把握できる。

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「基本的に、大赤斑が大きくなればなるほど、質量が増すほど、私たちの宇宙船が感じる推進力も大きくなります」とカスピ氏は言う。

マイクロ波データの研究により、大赤斑の構造についてより詳しく知ることができた。ジュノーのマイクロ波装置には、木星の表面下数百キロメートルを探査するための6つの異なる周波数チャンネルがある。それぞれの周波数が異なる深さまで浸透し、その層の絵を描く、とSETI研究所とカリフォルニア大学バークレー校の惑星科学者で、両研究の共著者でもあるマイケル・H・ウォン氏は言う。

マイクロ波計測器はさまざまな層の構成と温度を検知できるが、最も深いところでもチームは渦（嵐を構成する円錐形の空気の渦）の兆候を確認しており、どこで終わるのかは不明だ。

幸運なことに、重力データは、大赤斑の構造に関する詳細な情報は欠いていたものの、嵐の密度を測定することは可能であり、重力チームはモデルを使用して、与えられた重力信号に対して嵐がどの程度の深さまで広がるかを判定した。

「重力信号から密度について少し知ることができます。また、マイクロ波放射計から組成と温度について少し知ることができます」とウォン氏は言う。

研究チームは、嵐は深さ300キロメートル（誤差100キロメートル）、絶対最大深度は500キロメートルに達すると考えている。比較すると、地球上の気象は対流圏で発生し、その厚さはわずか10キロメートルほどだ。ウォン氏によると、この新しいデータはこれまでの研究で予測されていたものとそれほどかけ離れていないが、具体的な測定は初めてだという。

カスピ氏は、この測定は非常に興味深いと語る。なぜなら、我々は大赤斑を検出する時代から、「なぜそれがそこにあるのかを理解する」時代へと移行し、なぜこれほど強いのか、なぜこれほど長く続いているのかといった根本的な疑問に答えようとしているからだ。