NASAのジュノーが木星の風が円筒状の層に浸透していることを発見

NASAのジュノーが木星の風が円筒状の層に浸透していることを発見
ジェット推進研究所
2023年11月 9日
NASAのJunoが木星のこの眺めを捉えました
NASA の Juno は、9月7日、ミッションの54回目の巨大惑星接近飛行中に木星のこの眺めを捉えました。この画像は、雲の特徴と色の詳細を強調するために処理された JunoCam 機器からの生データを使用して作成されました。
画像データ: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS 画像処理 Tanya Oleksuik CC BY NC SA 3.0
この発見は、長年議論されてきたガス巨人の内部構造についてのより深い洞察を提供する。

NASA のジュノー計画によって収集された重力データは、木星の大気風が自転軸に平行な円筒状に木星を貫通していることを示しています。 この発見に関する論文は最近、雑誌「Nature Astronomy」に掲載されました。

木星の荒れ狂う大気の暴力的な性質は、長い間天文学者や惑星科学者にとって魅力の源であり、ジュノーは2016年に軌道に入って以来、その様子をリングサイドで見守ってきました。 科学機器の多くが木星の乱流の雲層の下を覗き込み、ガス巨人が内部からどのように機能するかを明らかにしました。

ジュノー計画が惑星の内部について知る方法の 1 つは、電波科学を利用することです。 科学者たちは、NASA の深宇宙ネットワーク アンテナを使用して、ジュノーが時速209,000km 近くの速度で木星を通過する際に探査機の無線信号を追跡し、その速度のわずかな変化 (毎秒 0.01 ミリメートルという小さな変化) を測定しました。 これらの変化は惑星の重力場の変動によって引き起こされ、それを測定することで、ミッションは基本的に木星の大気を観察することができます。

このような測定により、木星の深部に希薄な核が存在することや、雲の頂上から約3,000km にわたって広がる木星の帯と帯の深さなど、数多くの発見がもたらされました。

計算をする
風の位置と円筒形の性質を決定するために、研究の著者らは、地球のような岩石惑星の重力変動と表面高度をモデル化する数学的手法を適用した。 ジュピターでは、この技術を使用して深度の風を正確にマッピングできます。 著者らは、高精度の Juno データを使用して、NASA の先駆的な木星探査機である Voyager と Galileo からのデータを使用して作成された以前のモデルと比較して、解像度を 4 倍向上させることができました。


この図は、木星の大気風が吹いているという発見を示しています。
この図は、木星の大気風が円筒形で自転軸に平行に木星を貫いているという発見を示しています。 NASA のジュノーによって記録された最も有力なジェットが切り欠きに示されています。ジェットは雲の高さで北緯 21 度にありますが、それより3,000km 下の北緯 13 度にあります。
NASA/JPL-カリフォルニア工科大学/SSI/SWRI/MSSS/ASI/INAF/JIRAM/ビョルン・ヨンソン CC BY 3.0
「私たちはジュノーのデータを処理するために、地球型惑星のまばらなデータセット用に開発された制約手法を適用しました」とジュノーの科学者であり、南カリフォルニアにある NASA のジェット推進研究所でこのミッションの重力科学調査を主導したライアン・パーク氏は語った。 「このような技術が外惑星に適用されたのはこれが初めてです。」

重力場の測定結果は、木星の強力な東西帯状の流れが雲レベルの白と赤のゾーンと帯から内側に伸びていることを決定した20年前のモデルと一致した。 しかし、測定では、帯状の流れが放射状の球体のようにあらゆる方向に広がるのではなく、円筒状に内側に向かい、木星の回転軸の方向に沿って配向していることも明らかになった。 木星の深層大気の風がどのように構成されているかについては 1970 年代から議論されてきましたが、ジュノーのミッションによってその議論は決着しました。

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「Juno によって測定された 40 の重力係数はすべて、風が円筒の内側に侵入した場合に重力場がどのようになるかを予測する以前の計算と一致しました」と、この研究の筆頭著者であり、Juno の共同研究者の一人であるイスラエルのワイツマン科学研究所のヨハイ・カスピ氏は述べています。 -捜査官。 「40 個の数字がすべて私たちの計算と完全に一致していることに気づいたときは、宝くじに当たったような気分になりました。」

木星の内部構造と起源についての現在の理解が深まるとともに、新しい重力モデル アプリケーションを使用して、他の惑星の大気についてのより多くの洞察を得ることができる可能性があります。

ジュノは現在拡張ミッション中です。 この太陽エネルギー探査機は、木星の接近飛行に加えて、木星の氷の衛星ガニメデとエウロパの一連の接近飛行を完了し、イオのいくつかの接近飛行の真っ最中です。 12月30日のイオの飛行はこれまでで最も接近し、火山に囲まれた表面から約1,500km以内に接近する。

「ジュノーの旅が進むにつれ、私たちは新しい木星とその起源を真に定義する科学的成果を達成しています。おそらく、私たちの太陽系内外のすべての巨大惑星に関連しているでしょう」とサンアントニオのサウスウェスト研究所のジュノー計画主任研究員スコット・ボルトン氏は述べた。 「新たに決定された重力場の分解能は、20年前に我々が推定した精度と驚くほど似ています。 私たちの予測と結果がこのように一致したことは素晴らしいことです。」

ミッションの詳細
カリフォルニア州パサデナにあるカリフォルニア工科大学の一部門である NASA のジェット推進研究所は、サンアントニオのサウスウエスト研究所の主任研究員であるスコット J. ボルトン氏のためにジュノーのミッションを管理しています。 Juno は、NASA のニュー フロンティア プログラムの一部であり、このプログラムは、ワシントンにある NASA 科学ミッション総局のために、アラバマ州ハンツビルにある NASA のマーシャル宇宙飛行センターで管理されています。 デンバーのロッキード・マーティン・スペースは宇宙船を建造し、運用している。

Juno の詳細については、次のサイトを参照してください。
https://www.nasa.gov/juno