科学者たちは、土星の周期的な巨大嵐の影響が何世紀にもわたって続く可能性があることを観察し、巨大ガス惑星の形成方法に関する理論を再評価している。
1876年まで遡る観測により、土星の外層大気は普段は穏やかであるものの、その下には目に見える嵐が潜んでいることが明らかになっています。中には、望遠鏡で見ると表面に目に見えるほど大きな嵐もありました。
最新の嵐を除くすべての嵐の証拠は目に見えないが、残りの嵐は電波放射から検出可能であり、ミシガン大学のチェン・リー教授率いる国際研究チームが研究対象としていた。研究チームは、これらの画像は嵐が土星の内部大気に影響を与え続けていることを示していると結論付けた。
これらの画像は、2015年にアメリカ国立電波天文台（NRAO）の超大型干渉電波望遠鏡（VLA）を用いて撮影されたもので、土星の大気中に存在する電波バンドを捉えている。土星の北半球全体に現れた明るいバンドは、気温の上昇を示している。リー氏のチームは、土星の嵐によって土星の大気中のアンモニア蒸気が凝縮し、「アンモニアを豊富に含むマッシュボール」となり、巨大ガス惑星の深部に降り注いだため、気温が上昇したと考えている。
土星の電波バンド画像 - 明るいバンドは、巨大な嵐が通過した高温の領域を示しています - クリックして拡大
土星の深層は冷たく「ほぼ非粘性」の状態にあるため、対流によってアンモニアが上層大気に戻るまでには何年もかかるだろう。「これはまさに、より長波長の電波観測で観測されたものと全く同じだ」と研究者たちは論文で述べている。
ハッチを閉めろ、いや、密閉しろ
土星では20年から30年ごとに巨大な嵐が発生し、その影響でアンモニアが土星の大気圏の上層から雨や雪として降り注ぐと、それは長期間にわたって地表に留まります。
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研究チームは、土星の大気中に3つの明瞭なアンモニア異常帯を発見し、1876年以降土星で追跡されてきた6つの嵐すべてが、この3つの嵐帯の緯度内に収まっていたと述べた。さらに、1876年以前に発生した可能性のある7つ目の嵐の証拠も発見した。
リー氏は、これらの嵐は巨大ハリケーンに似ているが、地球上のハリケーンとは異なる方法で発生すると説明する。「地球上のハリケーン発生理論に基づくと、温かい海面が必要です」とリー氏はThe Register紙に語ったが、もちろん土星には固体の地表は存在しない。「温かい地表からのエネルギー供給なしに、巨大なハリケーンがどのように発生し、維持されるのかは謎です」とリー氏は付け加えた。
さらなる惑星の謎
研究者らは、嵐の形成に関する疑問を提起するだけでなく、彼らの研究結果は土星の大気の力学が「木星のものと大幅に異なる」ことを示しているとも指摘した。
例えば、木星の帯状の模様を例に挙げてみましょう。研究者たちは、これらの帯状の模様は温度差と関連があると述べており、最近の研究では木星の磁場がその形成原因であると指摘されています。一方、土星の帯状の模様は、主にその表面に発生する巨大な嵐によって引き起こされています。
リー氏によると、電波画像を用いてこれらの帯を検出したため、土星のアンモニア濃度は木星よりも一般的に低いことも判明したという。データはまだ初期段階だが、現在の惑星形成理論の欠陥を示唆しているとリー氏は述べた。
「惑星形成モデルに基づくと、土星には木星よりも多くの水が存在するはずだと分かっています」とリー氏は語った。しかし、アンモニアは全く別の問題だ。「もし土星のアンモニアが木星よりも少ないとしたら、惑星形成理論は見直されるべきです。」®
