衝撃的な展開だが、木星の雷は地球の雷とよく似ている。

太陽系の中で、木星以上に地球と相容れない環境を見つけるのは難しいだろう。地球が 1,300 個入るほどの巨大なガス惑星は、大気圏にサイクロン、高気圧 (そう、そういうものがあるんだ)、そしてあらゆる種類の恐ろしい嵐が満ち溢れ、天体物理学的には混沌の体現である。しかし、木星は地球と意外な共通点を持っている。それは、雷を好むことだ。NASA のジュノー宇宙船が収集し、水曜日にNatureとNature Astronomyに掲載された 2 つの新しい研究で報告された調査結果により、木星の大気圏での雷の発生頻度は地球とほぼ同じであることがわかった。発生頻度もほぼ同じだ。

「この2つの研究は、木星の極軌道というユニークな視点から、木星の雷の分布をより完全に明らかにしました」と、カリフォルニア州パサデナにあるNASAジェット推進研究所の科学者で、ネイチャー誌の論文の主執筆者であるシャノン・ブラウン氏は言う。「雷は頻繁に発生し、極地で最も多く発生することが分かりました。また、雷の高周波電波の特徴が欠けていることも発見しました。」

木星に雷が存在することは以前から知られていました。NASA のボイジャー 1 号宇宙船が 1979 年 3 月に初めて木星からの低周波の電波放射を検出しました。これらの「ホイッスラー」信号は雷の存在を示唆し、それ以来、ガリレオやカッシーニなどの他のミッションが木星の夜側で発生する散発的な雷の光学的な証拠を観測してきました。しかし、ブラウン氏によると、これらの調査は限定的で、約 40 年間で約 100 件の例が観測されただけです。さらに、地球上の雷は無線スペクトルにわたって広範囲に放射されますが、これらのミッションでは低周波信号しか検出できず、高周波は常に捉えにくいため、木星の雷は地球の雷とは異なるのではないかとの疑いが生じました。

2016年7月から木星を周回しているジュノーは、そのデータ不足を補った。「ジュノーは以前のミッションよりも50倍雷に近づいて飛行しているので、初めてこれらの信号を検出することができました」とブラウン氏は言う。宇宙船のWaves計器は、木星の大気中の低周波雷撃を1,600回も観測し、マイクロ波放射計は低周波から高周波まで377回の雷放電を記録した。研究者らは、1秒間に約4回の雷撃、1年間に1平方キロメートルあたり1回の雷撃というピーク率を追跡した。これは地球上の雷の挙動と同等である。

新たな発見は木星の落雷の分布をより詳細に描き出すものであり、科学者が木星全体の大気の循環、構成、エネルギー輸送をより深く理解するのに役立つはずだ。

しかし、それ以上に、新しい雷データにより、木星の水雲がどこで形成される傾向があるか、そしてそれが惑星全体の熱伝達をどのように調整し、弱めるかについて、よりよく理解できるようになりました。「雷は対流する水雲から発生すると考えられています」とブラウン氏は言います。対流する水雲では、暖かい空気が水滴と氷の滴に電荷を生成し、それが後に放電して雷が発生します。「このように、雷は惑星上の湿潤対流とそれに伴うエネルギー伝達をマッピングするためのトレーサーなのです。」

これは、2つの惑星の照明の最大の違いを浮き彫りにしている。地球はエネルギーのほとんどを太陽から得ており、その熱は赤道で地球に最も強く当たる。赤道では地上での雷の発生率も最も高い。一方、木星は太陽から得る熱の2倍を内部から放射し、この熱は主に極地から放出される。ここでも、ジュノーは雷の大部分を極地で検知した。実際、木星の赤道では雷は発生しない。地球の両極では発生しないのと同じだ。「これは、木星と地上の雷雲の形成条件がおそらく大きく異なることを意味します」と、プラハにあるチェコ科学アカデミーの科学者で、ネイチャー・アストロノミー誌に掲載された論文の筆頭著者であるイヴァナ・コルマショヴァ氏は言う。

研究はまだ終わっていない。「多くの疑問が残っています」とコルマショヴァ氏は言う。チームは、北半球で南半球の2倍もの落雷が観測された理由も、ジュノーが赤道で何も発見できなかった理由もわかっていない。木星の雷雲が帯電するメカニズムも、これらの雷の通り道に流れる電流の大きさも不明だ。「多くの謎が残っており、ジュノーは今後34回の木星に接近する間に、それらの謎を解明するのに役立つかもしれません」。答えを見つけるチャンスは十分にあるようだ。