[記事公開日]2016/04/13

木星は太陽系最大の大気渦巻く巨大ガス型惑星であり衛星エウロパの海には生命の可能性

木星は太陽系最大の巨大ガス惑星(木星型惑星)

木星は、内側から5番目の公転軌道を周回している第5惑星であり、太陽系の中で大きさ、質量ともに最大の惑星です。

木星の直径は地球の約11倍、質量は地球の約318倍もあります。

『太陽系の惑星は木星・土星・海王星・天王星・地球・金星・火星・水星の順に重い』、こちらの記事の中でも書きましたが、木星は土星とともに、巨大ガス惑星(木星型惑星)に分類されます。

かつては天王星、海王星も巨大ガス惑星(木星型惑星)含まれていましたが、半分以上が氷で出来ているため、現在ではこれらの2惑星は巨大氷惑星(天王星型惑星)に分類されているようです。

木星は古代から知られ観測されてきており、多くの文明で神話や信仰の対象となりました。

英語 Jupiter(ジュピター) は、古代ローマ神話の神ユーピテルを語源としています。

 

木星は太陽になりそこねた惑星?

『太陽系の惑星は木星・土星・海王星・天王星・地球・金星・火星・水星の順に重い』、こちらの記事の中でも書きましたが、太陽系にある8つの惑星の中では、1番質量の大きい惑星は木星であり、他の7つの惑星を合わせた質量の2倍以上の重さがあります。

しかし、1番重い惑星である木星の質量でさえ、太陽に比べると、比べ物にはなりません。

太陽系にあるすべての星をわせたとすると、なんとそのさの99.9%は太陽が占めると言います。

太陽を除いた太陽系の総質量は、木星、土星、天王星、海王星などの巨大ガス惑星、巨大氷惑星にほぼ占められています。

従って、太陽系の成因や進化を知るには、木星などの巨大ガス惑星を解明することが重要になります。

そして、木星というのは、太陽に似ており、太陽になりそこねた惑星とも言えるようです。

木星の平均密度は1立方センチあたり約1.3グラムで、太陽の平均密度(約1.41グラム)に非常に近いですが、木星の組成も太陽と似ているようです。

木星の主成分は水素やヘリウムなどの軽い元素ですが、これは太陽と似ており、太陽の主成分も水素とヘリウムなのです。

木星が太陽と似ているのに燃え出さないのは、大きさが太陽に比べて小さいからであり、木星が太陽のような恒星になるためには、今の質量の約100倍が必要なのだといいます。

もしも木星の質量が、今の100倍ちかくあったとしたら、木星は太陽のように燃える恒星になっていた可能性がありますので、ある意味において、木星は太陽になりそこねた惑星であると言えるかも知れません。

NASA(アメリカ航空宇宙局)が1989年10月に打ち上げた探査機「ガリレオ」によって、木星のことが次第に明らかになってきました。

木星の内部構造は次のようになっているようです。

☆ 木星の内部構造(中心から)

★岩石の核
木星の中心部には、地球の質量の10倍から15倍の岩石の核があります。
★液体金属の水素
中心にある岩石の核の外側には、惑星の主な構成成分である液体金属水素(巨大な圧力で圧縮され、金属的特徴を持つに至った水素)の層があります。
★液体の水素
★気体の水素
★大気層

木星の最も外周にある気体の成分は、水素とへリウムです。

水素は木星の中心部に行くにつれて、その圧力によって液体分子状水素から金属液体水素へと遷移していくようです。

そして最深部には、岩石や氷からなる地球質量の10倍から15倍ほどの核が存在すると考えられています。

 

木星を特徴付ける大赤斑(だいせきはん)の謎

木星表面には、赤褐色と白色の帯が交互に見える美しい縞模様がありますが、明るく見える部分を帯、暗く見える部分を縞と呼んでいます。

木星の表面には、明るい帯と暗い縞が交互に並んで見え、ところどころに赤色や白色の斑点があります。

中でもひときわ目立つ斑点が、赤道から南に22度の表面に確認できる大赤斑(だいせきはん)であり、木星を特徴づけるものとなっています。

渦巻き模様の大赤斑(だいせきはん)は、長軸2万5000km、短軸1万2000kmの楕円形で、地球が2個も入ってしまうほどの大きさだと言いますから、驚きです!

渦巻き模様の大赤斑(だいせきはん)は、17世紀には発見されていたようですが、それ以来300年以上に亘って、消えたことがないようです。

大赤斑(だいせきはん)の中心部分には巨大な上昇気流があり、上昇した大気に太陽光があたると、リングができて赤く見えると考えられています。

大赤斑(だいせきはん)は、複雑な大気の運動が生み出した渦巻きのような現象だと考えられていますが、計算によると、この大赤斑(だいせきはん)を作る嵐は安定しており、今後も惑星が存在する限り消えないとも言われ、これほど長期間にわたって維持されるメカニズムは解明されていないようです。

 

4大衛星であるガリレオ衛星など、個性豊かな衛星が多い

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木星の衛星の中には、個性豊かなものが多く存在しています。

木星は、太陽系の中で最も多くの衛星を持っており、今現在、67個発見されていますが、そのうち51個は直径 10km に満たない小さなもので、52個は母星となる木星の自転方向とは反対の公転軌道を持つ逆行衛星であることが確認されています。

木星の衛星の中でも大きなイオ、エウロパ、ガニメデ、カリストの4大衛星は、1610年にガリレオ・ガリレイによって発見されたので、ガリレオ衛星と呼ばれています。

ガリレオ衛星は、それぞれが水星や月に匹敵するほどの大きさであり、小望遠鏡でも見ることができます。

活火山があるイオ、氷の表面の下に海の存在が期待されているエウロパ、水星より大きく太陽系最大の衛星であるガニメデ、大型の氷の衛星カリストなど、それぞれが特徴のある衛星ばかりであり、木星は個性豊かな衛星を持つ惑星であると言えます。

 

衛星イオは太陽系で最も活発な活火山をしている

イオは木星の第1衛星であり、地球の月と同じくらいの大きさがあります。

イオには100以上の活火山があり、太陽系で最も活発な火山活動をしていると言います。

地球の月と同じくらいの大きさなのに、なぜ、イオには火山が存在するのでしょうか、そして、太陽系で最大の火山活動をしているのでしょうか?

活発な火山活動の原動力は、木星本体と衛星エウロパやガニメデの潮汐力と考えられています。

イオとエウロパとガニメデは、共鳴関係という特別な関係にあると言います。

これは、ガニメデが木星の周りを1公転する時に、エウロパが2公転、イオが4公転するという関係であり、これによって、イオは定期的にこれらの天体から潮汐力を受けることになります。

それと同時に、イオは木星に近いので、木星からの潮汐力も強く受けますので、そのために、イオ自体が変形して内部で熱が発生し、火山活動の原動力になっているようです。

イオの外側を回るエウロパは公転周期がイオの公転周期のちょうど2倍であるため、イオが公転する度に、外側を回るエウロパがこれを引っ張る状況が起きます。

このことでイオの公転軌道は大きくゆがみ、木星に近づいたり離れたりを繰り返します。

そして、強大な木星の引力でイオの内部にエネルギーが蓄えられ、やがてそのエネルギーでイオの内部が溶かされてしまったと考えられているようです。

 

衛星エウロパの氷の下には海があり生命が存在する可能性がある

エウロパは木星の第2衛星で、ガリレオ衛星の中では最小であり、地球の月よりもやや小さめの大きさです。

『太陽系で生命がいそうな惑星は火星で衛星では木星のエウロパや土星のタイタン・エンケラドス』、こちらの記事の中でも書きましたが、エウロパには、表面を覆う厚い氷の下に海があり、もしかすると生命が存在するかも知れないと注目されています。

探査機「ガリレオ」は、エウロパの下に塩分を含む水が存在するらしいことを観測しています。

エウロパの表面は、厚さ100kmにも及ぶ氷と海水で覆われているようです。

表面は固く凍っていますが、その下にある海は温かい海水をたたえていると考えられています。

探査機が接近して見たエウロパの表面は、地球の極地の様子と似ており、地球の南極の氷の下にも湖が存在することが知られています。

エウロパの厚い氷の下にも海があり、その下にある海は温かい海水をたたえていると考えられているようです。

地球以外にも液体の水を持つ天体があるということであり、そこには何らかの生命が存在する可能性があります。

現在、エウロパの氷の下に潜るような探査の検討が行われているようです。

 

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