天王星は常に傾いて遠くにある退屈な世界として見られていました。科学者たちは、これは不発惑星であり、ガス状のいとこである木星や土星のように、形成時に残った熱で光ることを拒否する冷たい世界だと考えていました。
しかし、私たちは間違っていたことが分かりました。
実は天王星にはかなりの熱が残っています。 Geophysical Research Letters に掲載された大ヒットの新しい研究によると、 、7番目の惑星は太陽から受け取るよりも多くの熱を放出しています。実際、宇宙にエネルギーを放出しています。これは、形成時にまだ熱を放出している証拠です。
外惑星大気レガシー (OPAL) 観測プログラム中に HST によって撮影された天王星の上層大気。画像クレジット:NASA。 変な時に私に会いましたね
1986 年に遡ると、NASA のボイジャー 2 号が初めてで唯一、天王星を通過しました。データが戻ってきたとき、それは不可解でした。木星、土星、海王星とは異なり、天王星は内部熱をあまり放出していないようでした。それは私たちが知っていると思っていたすべてに反するものでした。
巨大ガス惑星が形成されるとき、それらは最初は高温です。それらは若い太陽系の混乱の中でガスと塵を飲み込み、その後、数十億年かけてゆっくりと冷えて熱を放出します。天王星はそんなことはしなかったようだ。ボイジャー 2 号は、熱を発しているようには見えない世界を示しました。
「変だけど大丈夫」のままにしておきたくなるかもしれません。しかし科学者はそのようには考えません。それから約 40 年が経った今、彼らはデータに戻りました。彼らには最新のコンピューターモデル、新しい望遠鏡による観測、そしておそらく天王星のエネルギー収支が季節によって変化するという大きなアイデアという補強があった。もしかしたら、もしかしたら、私たちが天王星を見たとき、奇妙なタイミングで天王星を捉えたのかもしれません。
奇妙な季節
天王星には通常の季節がありません。 97.7 度、横になっているように横に傾いています。各極は約 20 年間太陽光を浴びて、その後 20 年間の暗闇に突入します。
この論文の筆頭著者でヒューストン大学の元博士課程学生であるシンユエ・ワン氏は、天王星の一年（地球年約84年）のほとんどをカバーする歴史的および現代の観測を深く掘り下げた。彼らは、地球がどれだけの太陽エネルギーを吸収し、どれだけの熱を放出するかを追跡しました。
天王星は地球よりもはるかに大きいですが、木星よりは小さいです。 研究者らは、熱出力は一定ではなく、季節によって変化することを発見しました。基本的に、天王星が吸収および反射する太陽光の量は、その傾きと軌道上の位置に応じて大きく異なります。一年のうち、地球は吸収するエネルギーよりもはるかに多くのエネルギーを放出している時期があります。その他の時期には、エネルギーはほぼバランスしています。
全体として、天王星は太陽光によって吸収する熱よりも 12.5% 多い熱を放出することが判明しました。これは、木星、土星、海王星で測定された 100% 以上のフラックスと比較すると低いです。低いですが、それでも熱を発しています。
「これは、初期の歴史からの残存熱がまだゆっくりと失われていることを意味します。これは、その起源と時間の経過とともにどのように変化したかを理解するのに役立つパズルの重要なピースです」と彼女は説明しました。
一度は訪れてみる価値があります
天王星の内部熱は、何十年もの間欠けていたパズルのピースでした。それがなければ、大気モデルは奇妙な風のパターンや奇妙な雲の活動などの奇妙な挙動を説明できませんでした。この新しい数値を手に入れた今、研究者はこれらのモデルの微調整を開始して、氷の巨人に天候と循環がどのように作用するかをより適切にシミュレートできるようになりました。
しかし、この熱がどこから来ているのかはまだ明らかではありません。
天王星の内部の正確な構造はわかっていません。季節が雲の化学反応や風帯にどのような影響を与えるのかはわかりません。そして、緯度が異なるとそのエネルギー収支がどのように変化するのかもわかりません。現在、私たちが持っているデータの多くは 30 年前のフライバイからのものです。
画像クレジット:NASA。しかし、この研究は宇宙探査に影響を及ぼす可能性がある。 2022年、国立アカデミーは天王星周回機と探査機のミッションを、この10年間におけるNASAの惑星科学の最優先課題に挙げた。今回の熱の発見により、その主張が強化されました。
火星や木星とは異なり、天王星はほとんど手つかずのままです。しかし、それはまったくユニークな世界です。横に傾き、極寒の雲に覆われ、惑星の中心すら通らない奇妙な磁場を誇っています。その衛星には地下海がある可能性があります。そのかすかなリングは、惑星がどのように形成されるかを教えてくれるかもしれません。そして今、それが内部の熱を漏らしていることがわかり、内部の奥深くにある謎を示唆しています。
課題を伴うミッション
主力の周回機と探査機は、ついに氷の巨人がどのように機能するかを解明し、惑星形成、大気力学、磁気進化に関する私たちの理解における大きな盲点を埋めることができるかもしれません。
しかし、主力ミッションの費用は決して安くはなく、現在のトランプ政権は NASA と科学全般への資金を削減しています。
現在、このミッションはまだフェーズ A 前の段階にあります。つまり、宇宙船はまだ存在せず、資金は少しずつしか入ってきません。NASA 全体で予算圧力が高まり、月、火星、小惑星のミッションとの熾烈な競争により、天王星は遅れる可能性があり、さらには脇に追いやられる可能性もあります。
もしそれが開始されるとしても、それは2030年代以前にはないだろう。理想的には、天王星を周回し、大気観測機器を配備し、衛星、環、内部をかつてないほど詳細に研究することになるだろう。この新しい研究のおかげで、私たちは行くべきさらに良い理由を得ることができました。
この研究は Geophysical Research Letters に掲載されました。 .
