木星の大赤斑は縮小し続けている

木星の大赤斑が縮小している。太陽系最大の暴風は何十年もの間ゆっくりと減少しているが、新たな研究によってその理由が説明できるかもしれない。この巨大な高気圧に栄養を与える嵐が減っているため、縮小しているのだ。この研究結果は、2024年9月発行の学術誌「イカロス」に掲載された論文で詳しく述べられている。

大赤斑とは何ですか?

おそらくこの巨大ガス惑星の最も有名な特徴である大赤斑は、木星の南半球にあります。大赤斑は渦巻く赤オレンジ色の高圧楕円で、幅は 10,000 マイルを超えます。地球の約 1.3 倍の広さです。

大赤斑の風速は一貫して時速 200 マイルを超えますが、さらに外側では時速 400 マイルを超えることもあります。大赤斑の風は反時計回りに吹くため、厳密には高気圧です。

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大赤斑については広範囲に研究されてきましたが、いまだに多くの謎が残っています。天文学者たちは、大赤斑がいつ形成されたのか、なぜ形成されたのか、なぜこのバラ色をしているのか、正確にはわかっていません。

「過去200年間、多くの人が大赤斑を観察し、私と同じように魅了されてきました」と、研究の共著者でイェール大学博士課程の学生、カレブ・キーヴニー氏は声明で述べた。「その多くはプロの天文学者ではなく、ただ情熱と好奇心を持っていただけです。それに加え、自分の研究について話すときに人々が示す好奇心により、自分よりも大きな何かの一部であると感じています。」

アマチュア天文学者もプロの天文学者もわかっているのは、この 1 世紀近くにわたってこの嵐が縮小し続けているということだ。特に、この 50 年間は縮小が続いている。この嵐の緯度範囲、つまり嵐が南北どちらに位置しているのかは一定である。しかし、経度範囲、つまり嵐が東西どちらに位置しているのかは、時とともに縮小している。19 世紀後半には、この嵐は約 40 度の位置にあった。2006 年に NASA のジュノー宇宙船が惑星の周りを周回するために到着したとき、大赤斑は 14 度の位置にあることがわかった。

木星嵐と熱ドーム

新しい研究では、エール大学、ノースカロライナ州立大学、ルイビル大学の研究チームが、小規模で一時的な木星嵐が大赤斑に与える影響を調べた。研究チームは、明示的惑星等エントロピー座標 (EPIC) モデルと呼ばれるモデルを使用して、大赤斑の一連の 3D シミュレーションを実行した。この大気モデルは、研究の共著者であるティモシー・ダウリング氏が 1990 年代に、他の惑星の大気をモデル化する方法として開発した。

彼らのモデルのいくつかは、大赤斑と、さまざまな頻度と強度を持つ小さな木星嵐との相互作用をシミュレートしました。別のグループの制御シミュレーションでは、小さな嵐は除外されました。シミュレーションを比較すると、他の嵐の存在が大赤斑を強化し、大きくしたことがわかります。

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「数値シミュレーションによって、木星で発生していることが知られているように、大赤斑に小さな嵐を発生させることで、その大きさを調整できることがわかった」とキーヴニー氏は語った。

研究チームは、地球の大気圏で観測される長期にわたる高気圧システムに基づいてモデルを部分的に構築した。ヒートドームまたはヒートブロックと呼ばれるこれらのシステムは、地球の中緯度を渦巻く偏西風ジェット気流で定期的に発生し、熱波や干ばつなどの異常気象に大きな役割を果たしている。

これらのブロックの寿命は、反時計回りの風を伴う高圧渦や高気圧など、より小さく、より一時的な気象メカニズムとの相互作用に関連していると考えられています。

「私たちの研究は、地球上の気象現象に重要な意味を持っています」とキーヴニー氏は言う。「近くの気象システムとの相互作用が熱ドームを維持、増幅させることが示されており、これが木星での同様の相互作用が大赤斑を維持できるという私たちの仮説のきっかけとなりました。この仮説を検証することで、地球上の熱ドームに関するこの理解をさらに裏付けることができます。」

さらなるモデリングは、研究者がこれらの新しい発見を精緻化するのに役立ち、そもそも大赤斑がどのように形成されたかについて新たな解明をもたらす可能性があります。