木星の磁場には2つの「南極」がある

木星の磁場は、他の既知の惑星の磁場とは大きく異なっており、本質的には1つではなく2つの南磁極を持っていることが、ネイチャー誌の新しい研究で明らかになった。

科学者たちは、2016年に木星に到達したNASAの木星探査機ジュノーを使って木星を分析した。探査機の軌道は木星の両極上空を通過し、表面からわずか4,000キロメートル上空を飛行し、太陽系で最も強い惑星の磁場である木星の磁場をこれまでにないほど詳細にマッピングした。

「木星の磁場を間近に観察できるようになりました。これは、解明に何百年もかかった地球の磁場に関する知識とほぼ同等です」と、イギリスのリーズ大学の惑星科学者クリス・ジョーンズ氏は語った。「これにより、地球以外の惑星の深部で実際に何が起こっているのかを解明するチャンスが得られます。」

ジュノー以前、「木星の磁場に関する最も優れた地図は地球のものと非常に似ていた」と、マサチューセッツ州ケンブリッジのハーバード大学の惑星科学者で、この研究の筆頭著者であるキンバリー・ムーア氏は述べた。しかし、今回の新たな発見は、木星の磁場が地球のものと根本的に異なることを示している。「ジュノーが示した磁場は私たちが予想していたものとは全く違っていたので、最初は当惑しました」と彼女は指摘した。

惑星の磁場を表す 1 つの方法は、磁束 (磁石の両端を結ぶ力の線) が惑星から出る部分を赤く、磁束が戻る部分を青く塗ることです。地球にこの配色を適用すると、北極付近は濃い赤、南極付近は濃い青になります。

木星の磁場は著しく異なっています。ここでも、私たちの色分け法を用いると、木星は北極近くの帯状の部分が濃い赤色に着色されていますが、南極近くの 1 か所と赤道近くの「大青斑」と呼ばれる 1 か所の 2 か所は濃い青色です。(可視光で天文学者の目をくらませる、この惑星のより有名な「大赤斑」とは関係ありません。)

「これまでのあいまいな見方では、木星の磁場は地球の磁場と似ていると考えられていたが、今ではまったく違うことが分かっている」と、この研究には参加していないジョーンズ氏は語った。

さらに、地球では、一方の極に有利でない磁場の部分は、両極の間の領域にほぼ均等に広がっており、本質的には色がないと考えることができます。対照的に、木星では、どちらの極にも有利でない磁場の部分は、ほぼ完全に北半球に集中しています。

科学者たちは、惑星の磁場はダイナモから生じていると考えています。ダイナモとは、惑星の中心核内で熱によって駆動される導電性流体をかき回すものです。ダイナモの動きによって流体内で電子が動き、電流が生まれ、それが磁場を発生させます。地球では、これらの流体は溶融金属 (鉄やニッケルなど) ですが、木星では、惑星内部の非常に高い圧力と密度によって水素ガスが液体金属水素に変化します。液体金属水素は金属と同程度の導電性を持ちます。

研究者らは、木星の磁場の奇妙な性質は、このユニークな内部構造に由来するのではないかと示唆している。地球のダイナモは、惑星の固体の内核を取り囲む比較的単純で均一な液体の外核内で機能しているが、科学者らは、木星の核は「溶解して、惑星の内側半分と混ざった可能性がある」と考えている、とムーア氏は述べた。

さらに、木星は水素とヘリウムの混合物で、必ずしもうまく混ざるわけではない。「地球に水の雨があるように、木星の内部にはヘリウムの雨がある可能性があり、これが磁場を変える可能性があります」とムーア氏は言う。「木星の風は、磁場に影響を与えるのに十分な電気伝導性がある深さまで達する可能性もあります。」

ムーア氏は、ジュノーから得られるさらなるデータは、木星内部のどのシナリオが正しいのかを明らかにする可能性があると述べた。