東北大ら,赤外線カメラでオーロラの木星大気加熱を解明

NASAジェット推進研究所,東北大学,国立天文台,情報通信研究機構などの研究グループは,ハワイ・マウナケアにある国立天文台・すばる望遠鏡の中間赤外線カメラ「COMICS」による観測で,太陽風で駆動される高エネルギー現象「オーロラ」が,従来考えられていたよりも深い部分まで木星大気を加熱することを明らかにした(ニュースリリース)。

2017年1月,2月,5月に行なわれた観測で撮影された中間赤外線画像は,木星の極域に現れるメタンガスの発光域「ホットスポット」とその変動を捉えた。これは,木星大気中で炭化水素の化学反応が起き,また大気温度が変動したことを示す。

地球では,太陽コロナが惑星間空間へと吹き出す「太陽風」が地球を取り囲む磁気圏を揺らすことでオーロラが起こる。磁気圏から極域へと振りそそぐ高エネルギー粒子は,高度約100km以上の希薄な大気にぶつかってこれを加熱し,またオーロラを発光させる。木星でも同様のことが起こるが,今回のすばる望遠鏡観測は,メタンガスのあるより深い成層圏にも太陽風の影響が直接及ぶことを明らかにした。

また,情報通信研究機構による木星での太陽風変動の推定結果との比較で,太陽風強度が増大してから1日以内にこの影響が及ぶことも明らかになった。木星の成層圏の温度と太陽風の変動を,初めて関連付けることができたという。

研究グループは,今回の研究により,木星のメタンが存在するようなより深い大気中で起きる有機化学反応や加熱が,宇宙空間から降り注ぐ高エネルギー粒子の影響を直接受けることが明らかになったとする。このことは,より激しい太陽活動にさらされた初期の地球や,他の恒星を巡る系外惑星で起こりうる現象の解明につながるものとしている。

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