アンモニアの「浅い稲妻」と「マッシュボール」

アンモニアの「浅い稲妻」と「マッシュボール」をNASAのJuno科学者が明らかにする
Shallow Lightning on Jupiter (NASA Visualization, feat. Music by Vangelis)

このアニメーションは、木星のエキゾチックな高高度の雷雨のシミュレーションの旅を視聴者に連れて行きます。ミッションジュノの新たに発見された「浅い照明」のフラッシュを間近で見て、ノーチラス雲の激しい大気ジェットに飛び込みます。
クレジット：NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS /ケビンM.ギル音楽：ヴァンゲリスアニメーション：倉村浩二
木星でのNASAのJunoミッションの新しい結果は、私たちの太陽系の最大の惑星が「浅い稲妻」と呼ばれるものの本拠地であることを示唆しています。予想外の放電の形態である浅い稲妻は、アンモニア水溶液を含む雲から発生しますが、地球上の稲妻は、水の雲から発生します。
他の新しい発見は、ガスの巨人が知られている激しい雷雨が、ジュノの科学チームが「マッシュボール」と呼んでいるスラッシュなアンモニアが豊富なあられ石を形成するかもしれないことを示唆しています。彼らは、マッシュボールが本質的に上層大気のアンモニアと水を誘拐し、それらを木星大気の深部に運ぶと理論づけています。
浅い稲妻の調査結果は、8月6日木曜日にNature誌に掲載されます。mushballs研究は現在、Journal of Geophysical Research：Planetsでオンラインで利用できます。


この図は、NASAのJunoミッションによって取得されたデータを使用して、木星の高高度の雷雨を表しています
この図は、NASAのJunoミッションによって取得されたデータを使用して、木星の高高度の雷雨を表しています。ジュノの敏感なステラリファレンスユニットカメラは、宇宙船が惑星に接近しているときに木星の暗い側で異常な稲妻の閃光を検出しました。
クレジット：NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / GeraldEichstädt/ Heidi N. Becker / Kuramura Koji
完全な画像とキャプション
NASAのボイジャーミッションで1979年に初めて木星の稲妻の閃光が見られて以来、惑星の稲妻は地球のそれと似ており、水が氷、液体、ガスのすべての相に存在する雷雨でのみ発生すると考えられてきました。木星では、これは嵐を目に見える雲の下約28〜40マイル（45〜65キロメートル）に配置し、気温は華氏32度（摂氏0度、水が凍る温度）を超えます。ボイジャー、およびジュノ以前のガスジャイアントへの他のすべての任務では、木星の雲の頂上に稲妻が明るい点として見られ、フラッシュが深い水の雲に起因していることが示唆されました。しかし、ジュノのステラ参照ユニットによって木星の暗い側で観察された稲妻フラッシュは、別の物語を伝えます。
ジュノの放射線監視調査責任者であるハイジベッカーは、NASAの南部にあるジェット推進研究所で、「ジュノの雲頂の接近により、木星の大気中の高度が非常に高い高度で発生し、予想以上に驚くべき何かが見られた」と語った。カリフォルニアとネイチャーペーパーの筆頭著者。
ベッカーと彼女のチームは、木星の強力な雷雨が木星の雲から16マイル（25キロメートル）以上上空の惑星の大気に水氷の結晶を投げかけ、そこで氷を溶かして新しいアンモニア水を形成する大気アンモニア蒸気に遭遇することを示唆しています解決。このような高い高度では、気温は華氏マイナス126度（マイナス88度）を下回ります。これは、純粋な液体の水が存在するには冷たすぎます。
「これらの高度では、アンモニアは不凍液のように作用し、水の氷の融点を下げ、アンモニアと水の液体で雲を形成させる」とベッカー氏は語った。「この新しい状態では、アンモニア水液体の落下液滴が上昇中の水氷結晶に衝突し、雲を帯電させる可能性があります。アンモニア水雲が地球上に存在しないため、これは大きな驚きでした。」
小さくて明るい「ポップアップ」雲が周囲の地物の上に浮かび上がって見える


このJunoCam画像の中央には、小さくて明るい「ポップアップ」雲が周囲のフィーチャの上に表示されます。このような雲は、浅い照明の原因となる激しい雷雨の頂点と考えられています。
クレジット：NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Kevin M. Gill©CC BY
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木星の大気の内部の仕組みについての別のパズルに浅い稲妻の要因：ジュノのマイクロ波放射計装置は、アンモニアがほとんどの木星の大気から消耗している、つまり失われていることを発見しました。さらに不可解なのは、人が木星の大気内を移動するにつれてアンモニアの量が変化することでした。
「以前、科学者たちは不足しているアンモニアの小さなポケットがあることに気づきましたが、これらのポケットがどれほど深いか、またはそれらが木星のほとんどを覆っていることを誰も理解していませんでした」「アンモニアの枯渇を、アンモニア水雨だけで説明するのに苦労していましたが、雨は観測に匹敵するほど深くはありませんでした。ひょうのような固体がより深くなり、より多くのアンモニアを吸収する可能性があることに気付きました。浅い雷を発見したとき、アンモニアが大気中の水分と混ざり合っているという証拠があることに気づきました。したがって、雷はパズルの重要な要素でした。」

ジョビアン・マッシュボール

昨日、Journal of Geophysical Research：Planetsで発表された2番目の論文では、マッシュボールとして知られている木星のあられの種となる2/3の水と1/3のアンモニアガスの奇妙な醸造が想定されています。厚い水氷の地殻で覆われた水-アンモニアスラッシュと氷の層で構成されたマッシュボールは、あられが地球にあるのと同じように、大気中を上下に移動するにつれて大きく成長することによって生成されます。
「結局、マッシュボールは非常に大きくなり、上昇気流でも保持できなくなり、大気中に深く入り、さらに暖かい気温に遭遇し、最終的に完全に蒸発します」と、UniversitéのJuno共同研究者であるTristan Guillot氏は述べています。フランス、ニースのコートダジュールで、2番目の論文の筆頭著者。「彼らの行動は、アンモニアと水を惑星の大気の深いレベルまで引きずります。それが、Junoのマイクロ波放射計では、これらの場所でそれらの多くが見えない理由を説明しています。」

グラフィックは進化のプロセスを示しています
このグラフィックは、木星における「浅い稲妻」と「マッシュボール」の進化過程を示しています。
クレジット：NASA / JPL-Caltech / SwRI / CNRS
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「これら2つの結果を組み合わせることは、木星に欠けているアンモニアの謎を解くために重要でした」とボルトンは言いました。「結局のところ、アンモニアは実際には失われていません。水と混合することで覆い隠された状態で、変装中に輸送されます。解決策はこの理論で非常にシンプルでエレガントです。水とアンモニアが液体の状態では、それらが蒸発する深さに達するまで、それらは私たちには見えません–そしてそれはかなり深いです。」
木星の気象学を理解することで、太陽系のすべての惑星と太陽系外で発見されている太陽系外惑星の大気ダイナミクスの理論を開発することができます。激しい嵐と大気物理学が太陽系全体でどのように機能するかを比較することで、惑星の科学者はさまざまな条件下で理論をテストすることができます。

ミッションの詳細

9年前の今日、2011年8月5日に打ち上げられた太陽電池式木星探査機。そして先月は、木星到着の4周年を迎えました。ガスジャイアントの軌道に入って以来、ジュノは27回の科学フライバイを行い、3億マイル（4億8,300万キロ）以上を記録しました。
カリフォルニア州パサデナにあるCaltechの一部門であるJPLは、サンアントニオにあるサウスウエスト研究所の主任調査官であるスコットボルトンのJunoミッションを管理しています。JunoはNASAのNew Frontiers Programの一部です。このプログラムは、NASAのアラバマ州ハンツビルにあるマーシャル宇宙飛行センターで、ワシントンの科学ミッション総局のために管理されています。デンバーのロッキードマーティンスペースが宇宙船を建設、運営しています。

Junoの詳細については、以下を参照してください。

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最終更新日：2020年8月6日
タグ： ジェット推進研究所、ジュノ、木星、惑星 太陽系