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THE PLANETARY REPORT
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| １９９６年１１・１２月号 | ||||
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待望の論文である。木星の大気を直に探査した探査機ガリレオのデータの総括的な分析結果までには、もう暫く時間が必要である。本文は、ガリレオミッションにおける木星大気の観測班のチーフであるリチャード・ヤング氏のレポートである。筆者はＮＡＳＡのエイムズ研究センターにおける宇宙科学部門の科学者であり、１９８８年以来、ガリレオ・ミッションに携わっている。
何故、木星に探査機を送るのか ガリレオ・ミッションの目的は、太陽系すべての惑星の起源と進化の解明の糸口となる材料を収集することである。木星の質量は、太陽系のすべての惑星を合わせた質量の２倍以上あり、一千個以上の地球がすっぽりと入ってしまうほど大きく、軽い元素を相当失ってしまった小さい地球型惑星とは異なり、その大きさのおかげで約４６億年前の形成時の原始物質を保持している。また木星は、彗星のような小天体との衝突によって生じた小天体の化学特性も合わせ持っている。このように木星は太陽系の活動の過程を知る上で重要な糸口を与えてくれる。 惑星の形成と進化のモデルを構築するために、我々は主要な微量元素（または痕跡元素）の組成と同位体に関するデータを得る必要があった。地球上と探査機の測定で、木星のヘリウムの存在比（木星が含有しているすべての原子の数に対するヘリウム原子の数の混合比）は、太陽よりも低いが、炭素、窒素、硫黄および酸素の存在比は太陽よりも高いものと予測されていた。ネオン、クリプトンおよびキセノンのような希ガスの存在比はわからなかった。 また１バール（地球の海面にかかる圧力）以上の圧力下では、木星大気の構造を測定する術もなく、大気の最上層の気温と圧力の不正確なデータがいくつかあるだけであった。従って、測定は探査機による以外他に手立てはなかった。我々が木星大気の構造について知っていたことは、おそらく三層の雲の層で構成されているだろうということぐらいであった。我々は二つの下層の雲は見ることはできなかったが、それ等はスペクトルのデータやシューメーカー・レビー第９彗星が木星に衝突した際の観測により、それぞれ水硫化アンモニウムと水でできているであろうと推測していた。 我々は、木星と他の巨大外惑星（土星、天王星および海王星）の気象について大きな疑問を持っていた。特に重要なのは、四大ガス状巨星の東から西に吹く帯状の風で生ずる縞模様は、大気層の奥深くまで広がっていくのか、それとも雲の表層レベルで止まるのかどちらなのかということであった。この縞模様は風のエネルギー源であり、同時にそれを引き起こすメカニズムでななかろうかと思われたが、実際には、探査機の測定でしか解明できない疑問であった。 探査機ガリレオ 探査機ガリレオは、木星の大気に進入するエントリー・プローブ（小型探査機）と軌道を回るオービター（軌道周回機）の二つで構成されていた。１９８９年１０月１８日、スペースシャトル・アトランティスに搭載されて打ち上げられた。 金星の引力を利用して加速する金星スイングバイを１回と地球の引力を利用して加速する地球スイングバイを２回行った後、１９９５年７月１２日にエントリー・プローブとオービターは切り離された。この時点で、プローブとオービターは木星到着まで、距離にして５０００マイル、日数にして５ヵ月の彼方にあった。 プローブとオービターが一旦切り離されてしまうと、地上からプローブと交信はできなくなるし、その飛行軌道を変更することもできない。１９９５年１２月７日、プローブとオービターは木星に到着した。オービターは、１年１０ヵ月にわたる木星系を巡る旅に出発し、プローブは太平洋標準時間の午後２時２分、木星の大気に進入していった。 プローブは、秒速４７．４ｋｍで木星大気に突入した。この速度は強力なライフル弾より約５０倍の速さである。プローブは木星大気の平面に対して８．５度の傾斜角で突入しなければならなかった。誤って進入角度が１．５度浅くなると、プローブは滑って大気の外に飛び出してしまったであろうし、１．５度角深くなると、プローブは破壊されてしまったであろう。 大気進入後２分以内に、プローブは秒速０．５ｋｍに減速した。最低速度で飛行中の３３９ｋｇのプローブが受ける重力は、地球上の２２８（２２８重力）倍で、その重量はからのＤＣ−１０ジャンボ・ジェット機と同じである。高速進入で生ずるプローブに対する大気の衝撃波は、プローブの先端の約１．５インチ前方になるように設定された。 衝撃波層の中の温度は、太陽の表面の約２．５倍の１万５０００℃に達した。炭素フェノールの熱シールドを付けたプローブは、この極端な高温を切り抜けたが、熱シールドの約２／３は、降下中の熱との摩擦で溶けてしまった。
プローブが発見したこと
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