変化に富んだ金星中層雲・探査機あかつきの観測成果

金星探査機「あかつき」の赤外線カメラと地上の小型望遠鏡で、金星の中層雲を調べた成果が報告されました。あかつきの1年間の観測で中層雲は上層雲と比べて変化に富んでいることが明らかになりました。

あかつきとIR1カメラ

日本宇宙航空研究開発機構 (JAXA) のJ. Peralta氏らの研究グループが『ジオフィジカル・リサーチ・レターズ』に投稿した研究は、JAXAの探査機「あかつき」による観測を報告しています。

金星は硫酸を主な成分とするの厚さ20kmの雲で覆われています。雲の外見は可視光では変化に乏しく見えますが、近紫外線では雲の最上部(高度70km)を、近赤外線では中層雲(高度50-55km)や下層雲(高度50km以下)をそれぞれ反映した模様を観測することができます。

※一般的に流通している金星の画像は、紫外線の画像に色を付けた「疑似カラー」画像が多いです。人間の目(可視光)で見ると紫外線画像より淡い模様に見えます。

あかつきが搭載する2つの赤外線カメラの1つ 「IR1」(観測波長約0.9マイクロメートル)は中層雲を調べるのに適しています。

2015年12月に観測を開始したIR1は1年後に故障してしまいましたが、それまでの間に有益なデータを送り届けました。今回の研究は、IR1による1年間の観測を取りまとめたものです。

変化に富んだ雲の中層

IR1カメラが撮影した中層雲の画像には、上層雲(紫外線画像)と比べ、より小規模で乱れた模様が多く見られました。同様の特徴は過去の探査機の赤外線観測でも見つかっています。

中層雲のふるまいは1年の間に変化しました。例えば、前述の小規模な模様が全体的に失われ、大規模で穏やかな模様のみが残る状況が度々生じました。

通常、大規模なパターンは赤道に対して斜め方向に数千キロメートルの長さで伸びていましたが、2016年10月には赤道に平行に伸びた長さ1万kmの明るい模様が生じました。

2016年の前半、赤外線画像に高速で移動する鮮明な亀裂のような模様が繰り返し写し出されました。これは大気を伝わる波と見られれます。しかしこの現象は2016年後半には見られなくなりました。

また2016年4-5月には、北半球の低~中緯度地域が4-5日周期で暗くなる奇妙なふるまいが捉えられました。このような南北で非対称かつ大規模なパターンは上層雲には見られないものです。

これまでの探査機で近赤外線の観測で見られた中層雲の模様は、コントラストが4%と濃淡に乏しいものでした。しかし、あかつきでは平均して13%という高いコントラストの模様を観測しました。

研究グループはこのコントラストから、赤外線を吸収する何らかの物質が存在しているか、あるいは中層雲の厚さ(光学的な厚さ)が場所によって最大で40%ほど減少しているはずだとしています。

風速の変化

IR1の画像を分析すれば惑星規模の風速を調べることもできます。この研究には、オーストラリアとギリシャの小型望遠鏡を使ったアマチュア天文家による観測データも用いられました。

分析によると、雲の中層では赤道から中緯度にかけて赤道に並行して秒速80mの高速の風(スーパーローテーション)が吹き、ある経度をより高緯度側では極へ向けて風速が衰えていくパターンがみられました。

この全体的な傾向はこれまでの赤外線観測と似たものですが、メッセンジャー探査機(2007年に金星接近)の観測と比べると風速が20m/sも速くなっています。

またガリレオ探査機(1990年に金星接近)との比較では、低~中緯度の風速は一致していますが、極地へ向けて風速の低下が始まる緯度が異なていました。

※メッセンジャーは水星探査機、ガリレオは木星探査機で、スイングバイ(天体の重力を利用して軌道を変える航法)のために金星に接近した際に短期間観測を行いました。


あかつきの赤外線観測は、中層雲が一年以内あるいは数年から数十年という様々なタイムスケールで激しく変動していることを明らかにしました。

今回の研究は観測の報告を主としたもので、観測された現象を引き起こすメカニズムの解明はこれからの課題です。

金星中層雲は厚い上層雲に阻まれて観測があまり進んでいませんでしたが、今回の結果は中層雲が興味深い研究対象であることを示しています。

Peralta氏らの研究は2019年2月22日に『ジオフィジカル・リサーチ・レターズ』にレターとして掲載されました。

参考文献

Peralta, J. et al., 2019, “Morphology and dynamics of Venus’s middle cloud with Akatsuki/IR1”, Geophysical Research Letters 46, arXiv:1903.02883v1.

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