木星の覆われた内部を理解することは、惑星科学と天体物理学の聖杯です。木星の質量は、他のすべての惑星、衛星、小惑星、彗星をすべて合わせたものの 2 倍以上です。太陽系のすべてのものは、太陽の形成直後に同じ物質の円盤から合体したと考えられています。したがって、地球と太陽系の他の部分がどのように形成されたかを理解するには、その円盤が何でできていて、どのように振る舞うかを理解する必要があります。木星自体の内部ほど原始円盤のサンプルはありません。
木星とその内部の重要性は、科学界で失われていません。 NASA は 9 つの宇宙船を木星に送りました。最近では、2016 年に木星の内部を理解することに専念した 10 億ドル規模のジュノー ミッションを送りました。これまでのところ、私たちが自由に使えるツールは、重力、磁場、およびさまざまな波長の光を測定することでした。これらのツールは強力で不可欠ですが、木星の内部構造を完全に特徴付けることができるツールはありません。内部構造のさまざまな理論モデルをテストすることしかできません。
地震学は、地球の内部、そして後には太陽の理解に革命をもたらしました。土星のリングを地震計として使用して、科学者は最近、土星の地震活動も検出し始めました。最近では、ニース天文台のチームが、地球の望遠鏡を使って木星の地震波を検出したと考えています [1]。この発見は、木星の内部、そしておそらく太陽系の他の惑星についての私たちの理解における根本的なパラダイム シフトを予告する可能性があります。
問題は、木星の地震の励起源に関する現在の理論的理解 (「木星の地震」というやや不正確な名称を付けています) では、木星の地震の特徴がどのように非常に大きいかを説明できないことです。私たちの研究「木星地震モードの励起メカニズム」では、現実的な「木星地震」を考え出し、単純にモデル化して、観測された信号を生成できるかどうかを確認しようとしています。
流星衝突 (地球の大気に波を発生させ、地球の地殻に地震信号を発生させる) [2]、乱流対流 (太陽に地震信号を発生させる) [3]、および嵐をテストします。私たちが考えたメカニズムから観測された信号を生成する唯一の方法は、水ベースの雷雨であると予想されるよりも個々にはるかにエネルギーが強い嵐を使用することであることがわかりました.
私たちが可能性として特定した候補の 1 つは岩石嵐であり、これは木星の地表から約 1,000 マイル下に巨大な嵐の複合体として存在する可能性があります。これらの嵐は、マグマの塊を降らせながら何百マイルも上向きに急上昇する可能性があり、地球全体を震えさせるほどのエネルギーを持っている可能性があります.
このパイロット ペーパーでは考慮されていない、より身近な励起源が他にもある可能性があります。たとえば、木星の大気では、赤道と両極の間の太陽光強度の違いにより、いわゆる「傾圧不安定性」が発生することが知られています [4]。これらの不安定性は大量の乱気流を生み出し、それが木星の通常のモード (木星の地震活動の量子) と強く結びついて、地震の特徴を生み出す可能性があります。この可能性を調査し、暴風雨と地震モード間の相互作用をより詳細にモデル化することは、将来および進行中の研究の対象です。
巨大惑星の地震活動の励起源をより完全に把握できれば、その理論を予測できるようになり、惑星がどの程度地震活動を行うべきかを推測できるようになるかもしれません。これは、将来の宇宙船ミッションに重要な用途があります。天王星と海王星の内部は現在まったく理解されておらず、NASA はこれら 2 つの惑星のうちの 1 つを、今後数十年でフラグシップ クラスの宇宙船ミッションのターゲットに指定しました。提案されている 5 つのミッションのうち 4 つには、軌道から地震学を行うために必要なツールの余地が含まれています。これらの惑星の地震活動がどれほど活発であるかを予測できれば、これらの機器に必要な較正情報が得られる可能性があり、ミッションの成功に数十億ドルの影響を与える可能性があります.
地震学は、地球の内部を理解するための、科学的および技術的な最大の進歩でした。この手法を使用して、地球の液体鉄のコア、その固体の内部コア、および地球のマントルの詳細な構造の多くを特定しました。日震学は、太陽の通常モードの周波数を研究してその内部構造と挙動の詳細を推測し、同様に太陽の内部の理解を深め、その微分回転とその深い放射対流境界を明らかにしました。どちらの場合も、励起源がどこから来るのかを理解しています。地球の地震と、熱が内部から表面に逃げようとする太陽の大規模なうねりです。私たちは今、木星のような惑星にこれらの技術を適用し始めたばかりであり、この分野が発展し続けるにつれて、木星の内部とその神秘的な「木星の地震」の両方についてさらに多くのことを学ぶでしょう.
これらの調査結果は、ジャーナル Icarus に最近掲載された木星地震モードの励起メカニズムというタイトルの記事で説明されています。 この作業は、カリフォルニア工科大学の Steve Markham と Dave Stevenson によって実施されました。
参考文献:
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