特集1973年12月4日、NASAのパイオニア10号は、木星の渦巻く雲の上空約8万2000マイルを高速で通過し、木星を間近に観測した最初の宇宙船となりました。その双子の探査機であるパイオニア11号は1年後に続き、木星の3分の1の距離まで接近しました。
現在、欧州宇宙機関は、この地域で最大の惑星をさらに詳しく観測しようとしており、最終的には地球から約6,000マイルの距離、木星の衛星からわずか120マイルの距離まで接近する予定です。
以前の探査機からの画像には、木星の表面に赤、オレンジ、茶色の縞模様の波紋と大赤斑が捉えられていました。観測によって、荷電粒子を捕らえて光速近くまで加速させる巨大で強力な磁場など、木星の環境に関する新たな詳細が明らかになりました。
移動する粒子から放出される電磁エネルギーは、惑星の周囲の領域に集中し、強力な放射線帯を形成しました。さらに3機の探査機、ボイジャー1号、2号、そしてユリシーズも木星に接近し、かすかな環と、これまで見たことのない衛星を発見しました。天文学者たちは、木星の衛星に火山活動の兆候や水の兆候が見つかったことで、木星の衛星がはるかに複雑であることに気づき始めました。
NASAは1989年、木星の周回軌道に探査機ガリレオを送り込み、約8年かけて木星の主要な衛星4つ（イオ、エウロパ、ガニメデ、カリスト）を通過することに成功しました。探査機の観測機器によって収集されたデータは、これらの衛星が互いにどれほど異なっているか、そしてある意味ではどれほど類似しているかを示しました。科学者たちは、エウロパとカリストの氷の地殻の下に隠された海の証拠を発見しました。イオでは火山が噴火し、ガニメデは太陽系で唯一磁場を持つ衛星として独自の磁場を生み出しています。
それ以来、カッシーニとニューホライズンズを含む2機の探査機が木星を通過しています。NASAの探査機ジュノーは現在も木星を周回していますが、どちらも木星の衛星を、木曜日の12時15分（UTC、13時15分（英国夏時間）、08時15分（米国東部夏時間）に打ち上げ予定のESAの木星氷衛星探査機（ジュース）ほど詳細に調査することはできません。
最新情報…ジュースロケットの打ち上げは悪天候のため、1日延期され、4月14日に予定されていました。打ち上げは無事に成功し、木星へ向かっています。
「ジュースの全体的なテーマは、巨大ガス惑星の周囲に居住可能な惑星が出現することだ」とユーロ宇宙機関は述べた。
科学者たちは、木星とその衛星をそれ自体がミニ太陽系であるかのように研究しています。彼らは、惑星の形成と生命の出現に必要な条件を解明しようとしています。木星の衛星は生命が存在する可能性があるのでしょうか？あるいは、かつて生命が存在したことがあるのでしょうか？あるいは、生命が存在する可能性はあるのでしょうか？
ジュースの朗読がこれらの疑問の解決に役立つことを期待しています。
遠く離れた衛星の海
「私たちは適切な条件が存在するかどうかに興味があります。そして重要な点は、エネルギー源である水の存在、複雑な化学反応の証拠、そしてシステムの長期にわたる安定性です」と、英国レスター大学の惑星プラズマ物理学教授で、ジュースの磁力計と紫外線分光器の共同研究者であるエマ・バンス氏は今週、 ザ・レジスター紙に語った。
「これまでNASAのガリレオ計画は、エウロパ、ガニメデ、カリストの地下海の存在を示す証拠を発見してきたが、探査回数はかなり少なく、搭載されていた科学ペイロードはより一般的な科学目的のために設計されたものだった。」
バンス氏によると、ジュースは10個の観測機器を搭載し、これまで太陽系外縁部に打ち上げられた探査機の中で最も先進的な科学探査機であり、衛星が居住可能かどうかをより詳細に分析できるという。ESAは水星よりも大きく、太陽系で最も質量の大きい衛星であるガニメデに最も注目している。
ガニメデは、岩石の外殻に囲まれた液体の鉄核を内部に有しています。岩石マントルと氷の表面の間には、地球上のすべての海を合わせたよりも多くの液体を蓄えている可能性があると科学者たちは考えています。
「ジュースのおかげで、ガニメデの周回軌道に乗ることができるようになりました。これにより、証拠収集がはるかに容易になります。地球全体の導電性の海に関連する磁場測定や、内部の異なる層の質量と密度の分布を知ることができる電波科学実験を用いた重力場測定など、いくつかの重要な測定が可能になります」とバンス氏は語った。
「レーザー高度計の測定は、月の形状や潮汐変形、表面下に液体の水が存在するエネルギー源を特定するのに役立ちます。また、近赤外線分光法は、表面の化学組成を非常に詳細に特定できます。」
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バンス氏は、ガニメデがなぜ内部磁場を持つ唯一の衛星なのか、そしてその海はどれほど深く塩分濃度が高いのかを解明したいと考えています。ガニメデの磁場は主惑星の磁場と相互作用し、オーロラはガニメデの大気中に発生します。
「地球には磁場と磁気圏があり、宇宙放射線や太陽から放出される高エネルギー粒子の有害な影響から私たちを守る重要な役割を果たしています。ガニメデと地球の宇宙環境の類似点や相違点について学ぶことに興味があります」と彼女は語った。
ジュースが調査する2番目の海洋惑星はエウロパで、エウロパの化学組成を分析し、過去または現在の生命の兆候を示す可能性のある化学物質や特徴など、あらゆる生物学的特徴を探す予定だ。
エウロパの表面から噴き出す水蒸気の柱の画像は他の宇宙船によって撮影されており、ジュースは氷の表面の下にある液体の水たまりを地図化するだろう。
しかし、探査機はエウロパの周囲に長時間滞在する予定はない。周囲の放射線レベルが非常に高いため、機器の損傷を防ぐためだ。NASAが来年打ち上げを予定している探査機「エウロパ・クリッパー」も、エウロパに到達すれば、より詳細な観測を行う予定だ。
ジュースはその後、第二のターゲットであるカリストにさらに時間を費やすことができる。木星の衛星の中で2番目に大きいカリストは、白い斑点が散らばる暗い外観をしており、表面は小惑星や彗星の衝突によってできたクレーターで覆われている。
カリストは地質学的に活発ではないようで、木星と潮汐固定されています。天文学者たちは、カリストの表面は長い年月を経てもあまり変化していないと考えています。つまり、木星系や他の類似の巨大ガス惑星系がどのように形成されたのかという謎がカリストには隠されている可能性があるということです。
最後に、ジュースはイオと、メティス、アドラステア、アマルテア、テーベといった小さな衛星も探査します。しかし、これらの天然衛星ではまだ液体の水が検出されていないため、探査機はガニメデ、エウロパ、カリストほど重点的に探査を行うことはありません。
イオは火山活動が活発で、400以上の火山がガス、塵、イオン化物質を大気中に噴出しています。これらの物質はすべて木星の磁場と絡み合います。イオは40万ボルトの電位と300万アンペアの電流を発生し、木星の上層大気で雷を発生させます。
天文学者たちは、イオの表面が何でできているか、木星とどのように相互作用しているか、また、イオの小さな衛星がどのように形成され、時間の経過とともに変化するかどうかを調べたいと考えている。
ジュースは2031年まで木星に到着しない
16億ユーロ（17億6000万ドル）のジュースミッションは、2025年まで続くESAのコズミックビジョンプログラムの中で最大かつ最も野心的なミッションである。
巨大な太陽電池パネルの翼を持つ、まるで大きすぎる洗濯機のようなジュースは、地球以外の衛星を周回する初の宇宙船となる。しかし、欧州宇宙機関（ESA）が今年後半に次世代のアリアネ6ロケットの打ち上げを開始するため、ジュースはアリアネ5ロケットで打ち上げられる最後の探査機となる。
木星とその主要な衛星に関する発見を待ち望む科学者や宇宙ファンは、辛抱強く待つ必要があるだろう。地球からこの巨大ガス惑星への旅は長い。燃料節約のため、ジュース号は2024年に地球と月、2025年に金星、2026年に地球を、そして2029年に再び地球を周回する複数回の重力アシスト飛行を行い、2031年7月に木星に到着する予定だ。
木星系は危険に満ちています。木星の磁場は地球の2万倍の強さで、太陽の約15倍の大きさにまで広がり、太陽系最大級の構造物の一つとなっています。放射線レベルは非常に高く、エンジニアたちはジュース探査機の機器を遮蔽し、電子機器を強化するために特別な予防措置を講じています。太陽から4億8400万マイル以上も離れた場所では、太陽光は地球上よりも著しく弱く、ジュース探査機は巨大な太陽電池パネルを使って可能な限り多くのエネルギーを集めなければなりません。
ジュースに搭載されている機器は、光学カメラ、可視・赤外線分光計、紫外線イメージング分光器、サブミリ波機器、レーダーサウンダー、レーザー高度計、電波科学実験装置、磁力計、粒子環境パッケージ、そして電波・プラズマ観測装置です。また、惑星電波干渉計・ドップラー実験と呼ばれる追加システムも搭載されており、これにより科学者は地球上の地上望遠鏡を用いて、ジュースの位置と速度を宇宙空間で観測することができます。
探査機は旅の大半を休眠状態とし、木星到着の約6ヶ月前から科学観測を開始し、木星でさらに6ヶ月間、巨大ガス惑星の周回軌道を周回します。その後、2032年から2034年にかけてカリストとエウロパの観測に向かいます。その後、残りの寿命をガニメデの周回軌道で過ごし、2035年にミッションコントロールセンターから最終指令が送られ、ガニメデの表面に衝突して破壊されます。計画通りに進めば、ジュース号は木星の水衛星を合計35回フライバイすることになります。
ジュースミッションのマイルストーン... 出典: ESA
イタリアの天文学者ガリレオ・ガリレイは、1610年に自作の望遠鏡で巨大ガス惑星の4つの最大の衛星、イオ、エウロパ、ガニメデ、カリストを発見したとされています。彼は当初これらを惑星と考えていましたが、後に衛星であることに気づきました。ガリレイは自身の観測とコペルニクスらの研究を通して、天体が太陽の周りを回るという理論を発展させ、地球は特別な存在であり、太陽系の中心にあるはずだという古代の考えに異議を唱えました。
それから 4 世紀以上が経ち、天文学者たちは宇宙を十分に観測し、地球はおそらく居住可能な多くの惑星のうちの 1 つに過ぎず、衛星も居住可能な可能性があると認識しました。®
