コロラド対ジョージア工科大学
NASA のハッブル宇宙望遠鏡は、土星の大気中に奇妙な新しい特徴、つまり土星の南極の周りを渦巻く巨大な 10 面の干満を発見しました。
科学者らが土星の南半球で大きくて規則的なジェットパターンを観察したのはこれが初めてだ。この構造は、土星の北極にある有名な六角形といくつかの類似点がありますが、重要な違いは、研究者が明確な大気現象を観察できる可能性があることを示唆しています。
結果は雑誌に掲載されました 科学の進歩。
土星に新たなパターンが出現
研究者らは、2023年から数年間のハッブル観測を利用してこの特徴を再構築した。以前の画像では、最近見られるような顕著な形をとる前の構造のかすかな兆候が示されていた。
この観測は、10 年以上にわたり系外惑星の画像を毎年撮影してきたハッブルの外惑星大気遺産 (OPAL) プログラムによるものです。
研究共著者でメリーランド州グリーンベルトのNASAゴダード宇宙飛行センターのOPAL主任研究員であるエイミー・サイモン氏は、「土星の南半球でこのようなものは見たことがない」と語った。 「北ヘックスは、私たちが40年以上探しているたびにそこにありました。この特徴は異なります。それは固まりつつあるようで、巨大な大気パターンの形成を観察する貴重な機会を与えてくれます。」
土星の季節の変化は、その発見に重要な役割を果たしました。惑星が季節サイクルを通過するにつれて、その南極は徐々に地球から再び見えるようになりました。地上天文台の画像を研究していた天文学者は、この異常な構造を最初に認識しました。
アマチュア天文学者が10天体の特定に協力
この研究の筆頭著者であるアグスティン・サンチェス・ラベガは、スペインのバスク大学の研究者です。同大学は、世界中の観測者から提出された太陽系惑星の地上画像を収集するウェブサイト「仮想惑星観測研究室」を運営している。
2024年の画像で、サンチェス＝ラベガとアマチュア天文学者のトレバー・バリーとジャン＝ポール・オージェは、土星の南極近くにかすかな波状の帯を観察した。 2025 年に収集された表面観察により、この地形が十角形に進化したという強力な証拠が得られました。
次に研究者らは、より詳細な調査を行うためにハッブルに目を向けました。この望遠鏡は宇宙から観測するため、地球の大気によるぼやけがなく、全周回っている土星のより鮮明な画像を撮影できます。
「南北のジェット気流系における土星の対称性を考慮して、私たちは1990年以来、ハッブル画像の南極にある土星の北の六角形に相当するものを探してきました」とサンチェス＝ラベガ氏は語った。 「2004年から2017年にかけて土星を周回したNASAのカッシーニ探査機からの画像でも、長期的な形成の兆候は示されていませんでした。ハッブルデータは、この特徴が2023年までに存在することを確認しました。」
大気の深層構造
新たに検出された波は、土星の最も強力なジェット気流の 1 つの中に位置しています。観測では、それが大気のいくつかの層に広がっていることも示されており、これは雲の上に見える単なるパターンではないことを意味します。その代わりに、それは大気の延長された垂直構造のように見えます。
ハッブルが使用する波長に応じて、見かけの位置はわずかに変化します。波長が異なると、天文学者は土星の大気の異なる高さを観察できるようになり、十角形に見えるものに小さな変化が生じます。
「私にとって最も興味深いのは、それがいかに最近のものであるかということです」とサイモン氏は語った。 「問題は、これまで見たことがなかったものがなぜ今になって突然現れたのかということです。」
科学者たちは、トップ10に入った原因や、それが安定しているのかどうかはまだわかっていない。この構造がどのように形成されたのか、どれくらいの期間生き残ったのか、そして土星の北側の細長い六角形にどの程度似ているかを判断するには、ハッブル宇宙望遠鏡とNASAのジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡による追加の観測とコンピューターモデリングが必要になるだろうと研究者らは述べている。
数十年にわたるハッブル観測で変化が明らかになる
ハッブルの長い運用の歴史により、天文学者は長年にわたって惑星やその他の天体の変化を追跡する並外れた能力を獲得してきました。
OPAL プログラムは、個々の写真以上のものを提供するため、特に価値があります。繰り返しの観測により、科学者は季節の変化を監視し、一時的な嵐を追跡し、徐々に発達する大気のパターンを特定することができます。
「OPALプログラムを開始したとき、いくつかの興味深い驚きを期待していましたが、何を期待すればよいのかわかりませんでした」と、この研究の共著者であるカリフォルニア大学バークレー校のマイク・ウォン氏は語った。 「OPAL から得られる発見の多くは、1 回の観測だけではなく、長年のデータとデータに基づいています。時間をかけて定期的に観測することで、新たな発見が可能になります。」
研究者は今後も土星の監視を続け、南の十角形が北の六角形のような安定した長命の地形になるか、あるいは変化するかどうかを確認する予定である。
今後の観測では、波に動力を与えているものや、太陽系全体の巨大惑星の大気の挙動について科学者に何を教えられるのかも解明されるかもしれない。これらの発見は、地球上でも起こる大気の力学についてのより広範な理解を提供する可能性さえあります。
