木星と他の巨大ガス惑星で観測される逆方向の超高速ジェット気流の謎が解明

オランダ天文学研究大学院の研究者らが、木星、土星、天王星、海王星の大気中で観測される強力なジェット気流の方向と速度を統一的に説明するモデルを提案しました。この新しい理論では、惑星内部から上昇する熱が大気深層部に与える影響によって、これらの風の振る舞いの違いが説明できるとしています。

全ての巨大ガス惑星では、時速500〜2000キロに達する猛烈な風が赤道域を流れていますが、その方向は惑星によって異なります。木星と土星では風が惑星の自転方向と同じ東向きに吹くのに対し、天王星と海王星では自転と反対の西向きに吹いています。従来は、これらの大気の差異は異なるメカニズムによるものと考えられてきましたが、今回の研究では、一つの物理モデルで両方の現象を説明可能であることが示されました。

ケレン・デュアー＝ミルナー氏率いる研究チームは、内部熱が大気を通じて上昇する領域「対流層」の深さが重要な役割を果たしていることを明らかにしました。惑星の高速自転によって、上昇気流と下降気流が捻られ、引き伸ばされることで、水平方向のジェット気流が形成されるのです。このシステムは、東風と西風という二つの安定した状態を取ることができます。

木星と土星では対流層がより深いため、東向きの風が発生します。一方、天王星と海王星では対流層がより浅いために、西向きの風が生じます。このように、惑星間の差異は異なる物理プロセスによるものではなく、対流の深さのみによって決定されるとしています。

研究チームは、全球循環モデルと大気のコンピューターシミュレーションを用いてこの仮説を検証しました。デュアー＝ミルナー氏によれば、この発見はシンプルで優雅な説明であるだけでなく、銀河系内における惑星大気プロセスのメカニズム理解を大きく前進させる道を開くものだということです。