木星のオーロラがもたらす大きな謎

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NASAの探査機「ジュノー」が、強力なオーロラを引き起こす大量のエネルギーが木星の極域で渦巻いている様子を観測した。

【2017年9月13日 NASA JPLJuno Mission

米・ジョンズ・ホプキンス大学のBarry Maukさんたちの研究チームが、探査機「ジュノー」に搭載された紫外線分光器と高エネルギー粒子検出器の観測データから、木星の磁場に沿った強力な電位の存在を観測した。この電位により電子は木星大気に向かって加速され、最大で40万電子ボルトものエネルギーを得て大気に衝突し、激しいオーロラを発生させる。このエネルギーは地球で観測される最も強いオーロラを発生させるのに必要な量の10~30倍も高い。

木星の北極のオーロラ
「ジュノー」が2016年12月にとらえた木星の北極のオーロラ(提供:NASA/JPL-Caltech/Bertrand Bonfond)

木星のオーロラは太陽系内で最も強力なものであり、電位がオーロラ発生に果たす役割それ自体は不思議ではない。しかし、木星の電位は大きいにも関わらず時折しか観測されないことや、地球とは異なり最も激しいオーロラの発生源ではないことは、研究者を悩ませている。

「木星の最も明るいオーロラは、まだよく知られていない激しい加速プロセスのようなものによって発生します。最新のデータによると、オーロラを発生させるエネルギー密度が高ければ高いほどプロセスは不安定になり、新しい加速プロセスが優勢になります。今後もデータを見守り続ける必要があります」(Maukさん)。

ジュノーによるオーロラ観測
(赤い矢印)ジュノーがオーロラ観測(電子エネルギー計測)を行った経路、(白い矢印)離散オーロラを発生させた電子の加速プロセスの発生を示すデータ、(縦軸)エネルギーの強さ、(横軸)時間経過(提供:NASA/JPL-Caltech/SwRI/Randy Gladstone)

「木星のオーロラ発生領域で観測される最も高いエネルギーは、非常に恐ろしいものです。高エネルギー粒子を知ることは、ジュノーや将来の探査機にとって大きな課題である木星の放射線帯を理解するために役立ちます」(Maukさん)。

さらに、木星のオーロラを引き起こしたり宇宙天気や宇宙環境に影響を及ぼしたりするエネルギーについて知ることは、地球においても役立つ情報となり得る。「今回のデータや地球周辺の衛星の観測結果から、探査機や宇宙飛行士を厳しい宇宙環境から守ることにつながる多くの情報が得られるでしょう」(Maukさん)。