堂々たる巨大惑星

　太陽系で最大の惑星である木星は、惑星サイズの4つの衛星とそれらより小さな多くの衛星があり、太陽系の縮小版といえるような集団を形成している。木星は、組成が恒星に似ている。実際、もし約80倍の大きさがあったとしたら、惑星ではなく恒星になっていただろう。

　1610年1月7日、天文学者のガリレオ・ガリレイは自作の原始的な望遠鏡を使って木星の近くに4つの小さな“星”を見た。いまではイオ、エウロパ、ガニメデ、カリストと呼ばれている木星の最も大きい4つの衛星を、ガリレオは既に見つけていたのである。この4つの衛星は、今日では総称してガリレオ衛星と呼ばれている。

　この30年間で人類が木星とその衛星について学んだことを知れば、ガリレオも驚くだろう。イオは、太陽系の中で火山が最も活発な天体である。ガニメデは最大の惑星的な衛星であり、太陽系の衛星で唯一、独自の磁場を持つことが知られている。エウロパの氷で覆われた固い地面の下には、液体の海がある可能性がある。また、カリストとガニメデの固い地面の下深くには、氷の海がある可能性がある。天文学者たちは、木星を公転する新しい衛星を2003年だけで23個も発見している。その結果、木星の衛星数は全部で49個になり、これは太陽系で最多である。外側にある多数の小さな衛星は、おそらく木星の重力によって取り込まれた小惑星だと思われる。

　木星の表面は、美しい色と特徴的な大気が織りなすタペストリーのように見える。一番目立つ雲の成分はアンモニアである。水は深い層に存在し、ときおり雲の切れ間を通して見ることができる。木星の“縞模様”の暗い領域と明るい領域は、上層大気中を東から西へ吹く強い風によって生じたものだ。それらの領域では、暴風圏が何年にもわたって猛威を振るっている。大きな暴風の渦である大赤斑は、300年以上前から観測されている。

大気

　木星の大気の組成は、太陽の大気と似ていて主に水素とヘリウムである。大気層を降下すると、圧力と温度が上昇し、水素ガスが圧縮されて液化する。表面から約4分の1の深さでは、水素が金属状態になって導電性を持っている。この金属層では、木星の高速回転によって駆動された電流が強力な磁場を生じさせている。中心では、地球と同サイズの氷岩から成る固い核が強い圧力で支えられていると考えられる。

　木星の非常に大きな磁場の強さは、地球の磁場のほぼ2万倍である。木星の磁気圏（磁力線が惑星を極から極へ向かって丸く囲んでいる領域）で捕捉されているのは、無数の荷電粒子である。木星の環と衛星は、磁場に捕捉された電子とイオンから成る強力な放射線帯に囲まれている。このような荷電粒子と磁場で構成されている木星の磁気圏は、太陽に向かって100万キロから300万キロも風船のように膨らんでいて、その反対側では円錐状の尾が土星の軌道にぶつかるまで10億キロ以上も先細りしながら延びている。

　NASAの宇宙探査機ボイジャー1号によって1979年に発見された木星の環は驚きだった。扁平なメインの環と内側の雲のような環（かさ、と呼ぶ）は両方とも、小さくて色の暗い粒子からできている。3番目の環はその透明性からゴッサマーリング（クモの糸の環）と呼ばれ、実際にはアマルティア、テーベ、アドラステアという3つの小さな衛星からの非常に小さな漂流物で構成された3つの薄い環である。木星の環系を形成しているのは、惑星間の流星体が木星に近い4つの小さな衛星に衝突したときに巻き上げられたちりである可能性がある。メインの環の源はおそらく衛星メティスだろう。木星の環は、太陽光が背後から当たっているときだけ見ることができる。

　1995年12月、NASAの宇宙探査機ガリレオは木星の大気にプローブ（大気の探査機）を降下させた。このプローブは、木星の大気を初めて直接測定し、その値を収集している。プローブをリリースした後、ガリレオは木星とその最大の衛星についての多年にわたる調査を開始した。ガリレオがその29周回目に入ったとき、宇宙探査機カッシーニが土星へ向かう途中で重力アシストを目的に木星に近づいていた。この2機の宇宙探査機は、磁気圏、太陽風、環、および木星のオーロラを同時に観察していた。

—Text courtesy NASA/JPL