ジュノーは木星の雷が地球の雷とは正反対であることを発見した

水曜日にネイチャー誌に掲載された2つの新たな研究によると、現在木星を周回している木星探査機ジュノーからのデータにより、この巨大ガス惑星における雷の極めて異常な性質が明らかになったという。

木星に雷が存在することは、最初の探査機が木星に打ち上げられてから40年近く前から知られています。しかし、ジュノー探査機は、こうした自然放電は主に極地で発生するのに対し、地球では雷撃の大部分は赤道上またはその付近で発生することを発見しました。

「木星の雷の分布は地球と比べて裏返しになっている」と論文の主執筆者でジュノーの科学者のシャノン・ブラウン氏は言う。

「木星の極付近では活発な活動が見られますが、赤道付近では全く見られません。熱帯地方に住む人に聞いてみれば分かると思いますが、これは地球には当てはまりません。」

地球の赤道は木星よりもはるかに太陽に近いため、太陽からの太陽光をはるかに多く受け、そこにある暖かく湿った空気は対流によって上昇する可能性が高い。これが対流水雲を形成し、液体の降水と固体の降水が混ざり合うことで電荷の分離が起こり、雷が発生する、とブラウン氏はThe Register紙に説明した。

木星の赤道も極よりも暖かいですが、科学者たちはこれは大気の安定性によるものだと考えています。赤道では温かいガスが上昇しない程度に暖かいのですが、極では突風が吹き上げられ、対流が促進されて雷が発生します。

しかし、まだ謎は残っている。「木星の北半球では南半球のほぼ2倍の雷が観測される理由を説明できません」とブラウン氏は述べた。

「ミッションの残りの周回を完了するにつれて、雷の分布がより鮮明になり、木星の湿潤対流活動の地図が描けるようになります。これは、木星の組成、大循環、そしてエネルギー輸送をより深く理解するのに役立つでしょう。」

論文では、これらの雷が地球上の雷とどのように類似点を持っているかについても詳しく説明しています。木星で記録されている雷は、地球よりも一般的に規模が小さいですが、常にそうというわけではありません。ほとんどの雷撃の周波数は約600メガヘルツですが、地球で見られる雷と同様にギガヘルツレベルに達することもあります。

「どの惑星にいても、稲妻は無線送信機のように機能し、空を横切るときに電波を発信します。」

しかし、ジュノーまで、探査機（ボイジャー1号と2号、ガリレオ、カッシーニ）によって記録された雷信号は、メガヘルツ帯の信号探索にもかかわらず、視覚的な検出かキロヘルツ帯の電波スペクトルに限られていました。この現象を説明するために多くの理論が提唱されましたが、どれも答えとして受け入れられることはありませんでした。

ホイッスラーたちを観察する

木星の大気が雷も生み出しているという最初の兆候は、1979年にボイジャー1号とボイジャー2号が、音程が下がる長い笛のような音を出すホイッスラーと呼ばれる非常に低周波の電波放射を検出したときだった。

ホイッスラーは雷の発生を直接示す証拠です。雷が発生すると、電流が大気を揺さぶり、大気波と呼ばれる電波が発生します。この電波は木星のプラズマ環境を波打って伝播し、最終的にホイッスラーへと変化します。

ジュノー探査機で収集された新たなデータは、これらのホイッスラーがこれまで考えられていたよりもはるかに速く、かつ大量に発生していることを明らかにしました。搭載された電磁場のサンプルを測定するWaves機器は、ホイッスラーの持続時間が数ミリ秒から数十ミリ秒であることを発見しました。これは、ボイジャー1号と2号が以前に測定した数秒と比べて大幅に短いものです。

ジュノーは1秒あたり最大4回の落雷を検知した。これは地球の雷雨と同程度の割合で、以前のボイジャー1号の観測によるピーク率の6倍である。

しかし、NASAがジュノーのミッションを3年間延長したため、さらなる観測が期待されています。ジュノーは、探査機のモーターによって所定の位置に誘導され、太陽系最大の惑星を14日ごとに周回する予定でした。

しかし、バルブの不具合により、探査機は53日周期で周回軌道を周回できなくなっています。NASAは、惑星の地図作成を完了するにはさらに34周回する必要があると見積もっており、ミッションは延長されました。

「木星を真に理解するには、地図を作成する必要があります」と、サウスウエスト研究所の主任研究員兼副学長であるスコット・ボルトン氏は述べた。「地球の地図を作成するなら、アメリカ合衆国の上空を飛ぶだけでは済まないでしょう。」®