密度の低い巨大な中心核が木星には存在している？ それは大規模な正面衝突の痕跡かも…

木星の中心に低密度で巨大な中心核が存在する可能性が、探査機“ジュノー”による観測から分かってきたんですねー

2011年8月5日に打ち上げられた“ジュノー”の目的は木星誕生の謎を解明すること。
この低密度な核は、形成から間もない木星に地球の10倍ほどの天体が正面衝突した結果作られたようです。


木星には巨大な中心核が存在する？

太陽系最大の惑星である木星は、質量の90％以上が水素とヘリウムでできた巨大ガス惑星です。

その深部に存在すると考えられているのが、岩石と氷成分からなる中心核。
でも、詳細はいまだ謎に包まれているんですねー

木星の中心核の存在の有無及び大きさは、木星誕生を紐解く重要なカギになるとされています。

現在、NASAの探査機“ジュノー”が木星を周回しながら、大気や磁場、重力場などの調査を行っています。

その重力場の測定から、地球質量の8倍以下と従来予想されていたよりもはるかに巨大な中心核が木星内部に存在し、最大で木星の大きさの半分程度にも達する可能性があることが示されました。

さらに分かってきたのが、この中心核が岩石・氷成分と水素・ヘリウムが混ざり合った、密度の低い巨大な核であること。

木星が低密度の巨大中心核を持っているとすれば、これがどのようにして誕生したのかが新たな疑問となっていました。


木星と天体の大規模な正面衝突

今回の研究では、この巨大中心核の起源として天体衝突の可能性に着目。
約45億年前に形成の最終段階にあった木星で大規模な天体衝突が起こったとして、数値シミュレーションによる研究を進めています。

様々な条件でシミュレーションを行った結果示されたのが、地球の10倍程度の質量をもつ天体が木星にほぼ正面衝突した場合に、衝突天体が木星の深部まで到達し、木星の中心核と衝突合体すること。

このとき、衝突に伴う衝撃波と乱流による大気の乱れで木星の中心核の物質が上層部へと輸送され、周囲の水素やヘリウムと激しく混ざり合うことで、密度の低い巨大な中心核が形成されることが分かります。

一方、より小さな天体が衝突したり、天体が大きな角度で衝突した場合には、低密度の巨大中心核は形成されませんでした。

木星と地球の10倍の質量をもつ天体との正面衝突の様子。 （左上）衝突前、（右上）木星の中心核との衝突直前、（左下）木星の中心核の破壊後、（右下）衝突から10時間後。色は密度を表す。

また、多数のシミュレーション結果を解析すると、衝突現象のおよそ50％は正面衝突に近いものであることも分かります。
そう、木星と天体の大規模な正面衝突は、確率的に十分に起こりうる現象だということも示されたんですねー

木星若い頃に大規模な正面衝突を経験していた

これらの結果から結論付けられるのは、木星が形成の最終段階に大規模な天体衝突を経験した可能性があること。
太陽系形成初期に起こった天体衝突によって、木星に低密度で巨大な中心核ができたんですね。

太陽系形成初期に起こった若い木星と原始惑星との衝突（イメージ図）。

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