NASA の探査機ジュノーからのデータに基づく研究により、木星の光線は地球上で観測される光線よりもはるかに強力である可能性があることが明らかになりました。この研究では、巨大な惑星上の孤立した嵐への接近中に捕らえられた電波放射を分析し、一部の木星の放電が典型的な地球の雷の少なくとも100倍に相当するエネルギーを放出することを示した。科学者らは、2021年から2022年にかけて木星の北赤道帯で発生した4つのスーパーストームの活動を調査し、接近飛行中に毎秒平均3回の閃光を記録した。
ステルススーパーストームにより正確な測定が可能になりました
赤道北部地域では複数の嵐が同時に発生しなかったために、研究者らは検出されたパルスの発生源を正確に特定することができた。このまれな条件は、各放電を特定の雲の構造と関連付ける鍵となり、異なる発生源からの信号を混同することが多かったこれまでの観測の限界を克服しました。 Juno 探査機は、これらの通過中に 613 個のマイクロ波パルスを記録および分析し、広範な強度分布を明らかにしました。
カリフォルニア大学バークレー校の惑星科学者であり、この研究の筆頭著者であるマイケル・ウォン氏は、この孤立した構成の重要性を強調した。分析されたスーパーストームは、他の木星の地層に比べて控えめな高さの雲塔を示しましたが、数か月間にわたって長期にわたる活動を維持しました。この力学により、チームはより弱いイベントとより激しいイベントの両方を捉えることができ、最も強力な落雷のみに基づいた以前の結論を修正しました。
無線計器は光学的限界を克服します
- ジュノーのマイクロ波放射計は 600 MHz の周波数で動作し、大きな干渉を受けることなく惑星の濃い雲を透過しました。
- ハッブル宇宙望遠鏡からの画像とアマチュア天文学者による観測は、フライバイ中に特定の嵐を正確に識別するのに役立ちました。
- パルスの出力は、採用したスペクトル モデルに応じて、地上の雷と同様のレベルから 100 倍以上まで変化しました。
電波放射アプローチにより、電力を電源で直接測定できるようになり、雲や距離による減衰に伴う不確実性が軽減されました。厚い雲がこれまでの観測で見えたフラッシュを覆い隠すことが多く、放出されたエネルギーの正確な推定を困難にしていました。放射計はパルスを輝度温度の異常として記録し、実際の放電強度に関するより信頼性の高いデータを提供しました。
大気の組成がより強い強度を説明する
木星の大気は、地球上に広く見られる窒素と酸素の混合物とは異なり、主に水素で構成されています。この組成は、嵐や放電の形成の原因となる湿った対流プロセスを根本的に変えます。巨大な惑星では、湿った空気が重くなり、上昇して大気の不安定性を引き起こすために、より多くのエネルギーの蓄積が必要になります。
その結果、地上の嵐の高さは約 10 キロメートルであるのに対し、木星の嵐の高さは 100 キロメートル以上に達します。この垂直距離がはるかに長いため、水蒸気が氷滴や結晶に凝縮するときに、より強力なエネルギーが放出されます。帯電メカニズムは両方の惑星で同様に見えますが、物理的条件により最終的な放電電力が大幅に増幅されます。木星の対流は、独特の方法で深層から大気の最上部まで熱を運び、この惑星の大規模な嵐の特徴である強風と激しい雷を発生させます。
イベントの変動性が全範囲を明らかにする
測定の結果、パルスのパワーは分析された各嵐内で大きく異なることが示されました。いくつかのイベントは典型的な地球上の値に近づきましたが、他のイベントはそれを桁違いに上回りました。この変動は、木星がこれまで信じられていたような最も極端な現象だけでなく、あらゆる範囲の電気活動を主催していることを示唆しています。
研究者らは、スペクトル比較における不確実性が依然としてパワーの上限に関する最終的な結論を制限していることを強調した。地球と木星の間のより近い周波数帯域のデータを使用した新しい分析により、これらの計算を改良できる可能性があります。 2016 年から軌道上にある探査機ジュノーは、これらの現象に関するこれまでで最も詳細なデータセットを提供しており、可視または赤外スペクトルに限定されたこれまでの観測に比べて大幅な進歩を示しています。
