サイエンスジャーナル

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太陽系

木星探査機「Juno」大赤斑を至近距離(9000km)から撮影、地球の1.3倍 荒れ狂う巨大な嵐

木星の大赤斑を至近距離から撮影、円形に近づく

 NASAの探査機ジュノーが大赤斑の上空9000キロを通過した。9000キロは東京からベルリンぐらいまでの距離である。

 NASAなどによると、木星の赤道付近にあって特徴ある模様の赤い大斑点は幅が約16,000キロもある。地球の幅の約1.3倍もあり、地球が中にすっぽり入ってしまう大きさだ。

 ジュノーは今回、大斑点の上空約9,000キロまで接近、同約14,000キロ地点などいくつかの地点で撮影した。大斑点の正体は、大気が渦巻いて複雑な形状を作っている木星の「嵐」と言われる。


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木星の芸術的な画像「まるでゴッホの絵」!木星探査機ジュノーの成果、木星の環を初めて内側から撮影

 木星探査機ジュノーの成果

 ジュノー (Juno) は、NASAの木星探査機である。中規模の太陽系探査を行うニュー・フロンティア計画の一環として行われている。打ち上げは2011年8月5日。2013年10月9日には地球スイングバイによる増速に成功。打ち上げから約5年後の2016年7月5日、木星の極軌道への投入に成功、木星の組成、重力場、磁場、極付近の磁気圏の詳細な調査を行っている。

 2016年8月27日には、探査機ジュノーが初めて木星に最接近した際に木星の環を撮影している。NASAによれば木星の環は、隕石が木星の衛星に衝突した際に発生したチリによって構成されているため、土星と比べると非常に薄く、観測しづらい。

 2017年2月18日、NASAはジュノーが同年2月2日に木星の南極上空を通った際に撮影した木星の写真を公開した。観測の結果、これまで確認できていなかった極点の存在が判明。極点にある明るい楕円形の部分は、直径1000キロ・メートル級の巨大な低気圧が発達したものであることがわかった。


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6月30日は国際アステロイドデー!小惑星衝突は珍しくない?衝突回避へ、NASAが実験計画発表

大型の小惑星、13年ぶり地球に接近

 去る2017年4月、直径およそ650メートルの大型小惑星が地球に接近した。米航空宇宙局(NASA)によると、米国時間の4月19日に最接近しだが、地球に衝突することはなかった。

 NASAによれば、小惑星「2014 JO25」は地球から180万キロの距離を通過した。これは地球から月までの距離の約4.6倍に相当し、この大きさの小惑星としてはかなりの接近だった。

 小さな小惑星は1週間に数回の頻度で地球近くを通過しているが、今回ほどの大きさがある小惑星の接近は、2004年の「トータティス」以来13年ぶり。「2014 JO25」は3年前に発見された小惑星で、過去400年あまりで最も近い距離まで接近だった。NASAは地表の様子などを詳しく探るため、世界各地の望遠鏡を使って観測をした。


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太陽系には未知の惑星が複数存在する?太陽系外縁部に新たな歪み発見!第10惑星による影響の可能性

太陽系は思ったよりもスケールが大きい

 海王星の軌道(太陽から約30天文単位=45億km)の外側には、数百天文単位にわたる領域まで太陽系外縁天体が分布している。この太陽系外縁天体の軌道の調査から、未知の惑星質量天体が、50~80天文単位あたりの太陽系外縁部に潜んでいる可能性を示唆する研究成果が発表された。

 ただし、この天体は、これまでに存在が示唆されてきた「太陽系第9惑星」ではないようだ。というのも、「第9惑星」の質量は地球の約10倍、太陽からの距離は500~700天文単位と推測されているからだ。この第9惑星は太陽系の最遠に位置するセドナなど6つの太陽系外縁天体の軌道を調べ、コンピューターのシミュレーションで予想されたものである。

 太陽系は我々が思っているよりもずっと壮大で、さまざまな天体が存在しているらしい。それにしてもなぜ、これらの天体は発見されることなく、秘密のベールに包まれているのであろうか?


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かつて火星には海があり温暖な大気に包まれていたが、磁場がなく太陽風の影響で大気が流出したらしい

 火星探査機メイブンとは何か?

 メイブン(MAVEN)は、NASAの火星探査計画及びその探査機の名称。探査機を火星に送り込み、火星の大気とその宇宙への流出の進展について研究を行う。MAVEN計画の主要計画者はコロラド大学ボルダー校宇宙大気物理研究室のブルース・ジャコスキーである。

 NASAのマーズ・スカウト計画によって立ち上げられたもので、同計画自体は2010年に中止されたが、フェニックスとMAVENの2機は終了前に開発が決定していたために継続が決められた。マーズ・スカウト計画は予算を4億8500万USドル以内に収めることを目標にしている。2008年9月15日、NASAはMAVENをマーズ・スカウト計画の一端として2013年のミッションに選択したと発表した。MAVENは合計10機の提案のうちの一台であり、最終選考でもう1台のライバル機に勝って選択された。


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NASA、太陽“かすめる”探査機「パーカー・ソーラー・プローブ」を投入!炭素複合素材を盾に灼熱の世界へ

 太陽とはどのような天体か?

 私たちは太陽についてどのくらい知っているだろう?

 太陽の半径は約70万kmであり地球の約109倍に相当し、質量は地球の約33万倍にほぼ等しい。平均密度は水の1.4倍であり、地球の5.5倍と比べ約1/4となる。太陽系の全質量の99.86%を占め、太陽系の全天体に重力の影響を与える。太陽は属している銀河系の中ではありふれた主系列星の一つで、スペクトル型はG2V(金色)である。

 太陽の推測年齢は約46億年で、中心部に存在する水素の50%程度を熱核融合で使用し、主系列星として存在できる期間の半分を経過しているものと考えられている。人類は太陽を通じて核融合反応を発見したが、地球上での核融合反応にはまだ成功していない。


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地球以外に川のある天体、火星・タイタンの地形は、地球とは全く違う歴史をたどったらしい?

 地球以外に川のある天体

 驚いたことに、地球以外に川の存在が確認されている天体が太陽系にある。

 ひとつは、土星の衛星タイタン。ここでは地球における水と同じように、雨が降り、川を流れ、海に注ぐ。2005年探査機「カッシーニ」の子機「ホイヘンス」が、タイタンの地表を調査してくわしいことが分かった。

 土星最大の衛星タイタンは、地球以外で唯一、液体が安定的に地表に存在する天体だ。地球では水の雨が降り、川となって海に流れ、蒸発してまた雨になるが、これと同様にタイタンには、エタンやメタンといった炭化水素の循環が存在する。カッシーニがレーダー観測でとらえたのは、タイタンの北極圏を400km以上にもわたって流れる川で、液体の炭化水素がLigeia Mareと呼ばれる大きな海に流れ込んでいる。


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木星の意外な姿、探査機「ジュノー」の極地観測で判明!巨大嵐、雷、オーロラ、大赤斑...謎多き巨大惑星

 謎の多い巨大ガス惑星「木星」

 木星は、太陽系の惑星の中で一番大きな天体だ。直径は、地球の約11倍。質量は地球の318倍もあるので他の惑星7つを足しても木星の半分の質量にもならない。

 木星は、地球や水星、金星、火星のような岩石型惑星ではなく、ガス型の惑星だ。そのほとんどは水素でできている。木星の中心には、岩石の核があるのではないかといわれており、そのまわりを液体の水素、気体の水素が取り巻いている。木星は、その大きさの割には回転が速く、自転速度は1周するのに10時間ほど。だから、遠心力が強く、やや横に膨らんだ楕円形となっている。

 天体観測を趣味としている人はよくご存知かもしれないが、木星には美しい縞模様がある。この縞模様の正体は何だろうか?


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土星探査機「カッシーニ」の成果!エンケラドスに水素分子を検出、海と熱水噴出孔、生命の可能性

 土星の衛星エンケラドスに生命はぐくむ素材「水素分子」を確認

 氷に覆われた土星の衛星エンケラドスの奥深くで、熱いものがうごめいているようだ。NASAの科学者たちは、そのエネルギーが地球外生命をはぐくんでいる可能性もあるとしている。

 NASAの土星探査機カッシーニは、以前、エンケラドスから噴き上がるプルーム(水柱)の中を通り抜けてその成分の「味見」をし、塩類、単純な有機分子、アンモニアなど、生命の主要な構成要素が含まれていることを明らかにした。

 米サウスウェスト研究所の科学者ハンター・ウェイト氏が率いる研究チームは、4月13日に開かれた記者会見で、2015年10月にカッシーニが接近通過(フライバイ)を行った際に、エンケラドスから噴き出すプルームに水素分子が含まれていることを確認できたと発表した。


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2024年打上げ、火星の2つの衛星に探査機サンプルリターンミッション(MMX) 日仏で挑戦へ!

 月とは異なる火星の衛星

 火星の衛星は、フォボスとダイモスである。地球の衛星である月とは似ても似つかないいびつな形の衛星だ。これらは小惑星が火星の重力場に捕獲されたものだと考えられているが、はっきりしたことはまだ分かっていない。

 火星の表面から見るフォボスとダイモスは、地球の衛星である月の運動とは非常に異なっている。フォボスは西から上って東へ沈み、11時間後に再び上る。ダイモスは火星から見た静止軌道のわずかに外側を回っており、東から上るがその運動は非常に遅い。ダイモスの公転周期は30時間だが、西の地平線に沈むまでには2.7日もかかる。これはダイモスの公転が火星の自転から少しずつ遅れるためで、平均して約5.4日後には再び上る。

 どちらの衛星も火星の潮汐力によって自転と公転が同期しており、常に火星に同じ面を向けている。フォボスは火星の自転よりも速く公転しているため、潮汐力によってフォボスの軌道半径はゆっくりと、しかし確実に小さくなっている。未来のある時点でフォボスはロッシュ限界を超え、潮汐力によって破壊されると考えられる。火星の表面に残る多くのクレーターは、過去にフォボスのような小さい衛星がいくつかあったことを示唆している。一方ダイモスは軌道が充分に遠いため、その公転軌道はゆっくりと遠ざかっている。


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土星に64個も多数の衛星、中にはUFOみたいな変わった衛星も...NASA探査機が撮影

 土星の衛星

 土星の衛星「タイタン」は望遠鏡で見ても、美しい輪とともにその存在が確認できる。タイタンの特徴は衛星を包む濃い大気と雲であり、表面気圧は地球の1.5倍、大気の主成分は窒素 (97%) とメタン (2%) であることがわかっている。

 大気を持つ衛星は珍しく、他に木星の衛星イオや海王星の衛星トリトンなどが存在するが、タイタンほどに厚い大気を持つものはない。また、タイタンには液体メタンの雨が降り、メタンおよびエタンの川や湖が存在する。

 土星にはこの他に多数の衛星が発見されている。2009年10月までに、64個の衛星(うち3個は不確実)および12本の環(不確実)と6本の隙間が発見されており、2009年5月までに衛星のうち53個が命名されている。


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太陽から謎の放射線(ガンマ線)観測!原因は裏側の巨大フレアにあった!

 ガンマ線とは何か?

 ガンマ線というと放射線の一種で、波長がおよそ 10 pm よりも短い電磁波である。ヘリウム4の原子核であるアルファ粒子は一枚の紙すら通過できず、ベータ線の実態である電子では1cmのプラスチック板で十分遮蔽できるが、電磁波であるガンマ線では10cmの鉛板が必要となる。非常にエネルギーが大きい放射線である。

 宇宙からもガンマ線はガンマ線バーストという形で観測されており、宇宙のあらゆる方向から、一日に数回観測されている。 ガンマ線バーストを起こす元となる仮想的な天体をガンマ線バースターと呼ぶ。2005年現在では、ガンマ線バーストは極超新星と関連しているという説が最も有力である。超大質量の恒星が一生を終える時に極超新星となって爆発し、これによってブラックホールが形成され、バーストが起こるとされる。

 ガンマ線は太陽や、雷雲からも観測される。理化学研究所によれば、冬期の日本本州・日本海沿岸地域において雷雲の活動に伴い自然放射線が増える現象を調査していたところ、雷雲から10 MeV(1×10-9 mSv)のガンマ線を40秒間観測し、雷雲が粒子加速器の働きをしていることが分かった。なお、雷雲からのガンマ線量は1回の胸部X線で浴びる放射線量の2億分の1程度と計算されている。


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まるで地球、大気と海と雲があり、雨も降る天体は何でしょう? 衛星タイタンの驚くべき姿

 タイタンとは何か?

 地球以外の天体で、大気と海と雲があり、雨も降る天体は何でしょう? 正解は「タイタン」。NASAの打ち上げた土星探査機「カッシーニ・ホイヘンス」による観測ではっきりと確認できた。

 衛星タイタンは、1655年オランダの天文学者クリスチャン・ホイヘンス(1629〜1659)により発見された、太陽系の中で唯一の厚い大気を持つ衛星である。直径は5150kmで、木星の衛星ガニメデ(5262km)に次ぐ大きさ。 窒素を主成分とする大気には、生命の誕生に必要な微量のメタンやその他の炭化水素が含まれている。このことから、生命誕生前の原始地球時代(38億年から35億年前)の環境が閉じ込められていると考えられている。

 2005年12月29日、探査機カッシニがタイタンの上空9万kmをフライバイ(接近通過)中に搭載された可視光・赤外線マッピング分光カメラにより撮影された画像では、タイタンの極地の上空にメタンの雲が存在することが確認された。これほど大規模でしかもその構造が詳細に観測されたのは史上初めてのことだった。


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金星探査機「あかつき」の成果!金星の弓なり模様雲、地形による気圧変化が重力波となって伝搬

 探査機「あかつき」が金星軌道に日本初の惑星探査実現へ

 「あかつき」は、宇宙航空研究開発機構(JAXA)宇宙科学研究所(ISAS)の金星探査機。観測波長の異なる複数のカメラを搭載して金星の大気を立体的に観測する。2010年5月21日に種子島宇宙センターから打ち上げられた。

 2010年12月7日に金星の周回軌道に入る予定であったが、軌道投入に失敗し、金星に近い軌道で太陽を周回していた。2015年12月7日に金星周回軌道への再投入が行われ、12月9日に成功が確認された。2016年4月4日、再度の軌道修正を行い、4月8日成功を確認した。この軌道修正により観測期間が当初予定の800日から2000日に延びる事となった。

 「あかつき」は、金星の周りを8∼9日で一周する楕円(だえん)軌道を飛行。6種類の観測機器を搭載しており、金星を覆う厚い雲や大気現象の観測を続ける。「あかつき」の本格的な観測が2016年4月から開始されている。


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2017年の天文現象 元日に「うるう秒」、1月しぶんぎ座流星群、8月8日部分月食、12月ふたご座流星群など

 元日に「うるう秒」午前9時前に1秒調整

 世界の標準時を地球の自転に合わせるため、1日を1秒長くする「うるう秒」の調整が、1日午前9時前、1年半ぶりに行われた。

 「うるう秒」は、地球が自転するスピードがわずかに変わることで生じる時刻のずれを調整するため、1日の長さを1秒長くするもので、1日に1年半ぶりに世界で同時に実施された。

 日本の標準時を管理している東京・小金井市の情報通信研究機構には、調整の瞬間を見ようと、家族連れなどおよそ400人が集まり、大きなデジタル時計を前にカウントダウンを行った。


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日本の新しい小型ロケット「イプシロン」2号機打上げ成功!探査衛星「あらせ」がオーロラの起源「バン・アレン帯」を調査

 イプシロン2号機 打ち上げ成功

 日本の新しい小型ロケット、「イプシロン」の2号機が地球周辺の放射線を調べる探査衛星を載せて、12月20日午後8時に鹿児島県の内之浦宇宙空間観測所から打ち上げられ、午後8時13分ごろ、予定どおり衛星を切り離して打ち上げは成功した。

 日本の小型ロケット「イプシロン」の2号機は、20日午後8時、1段目の燃料に点火し、発射台を離れました。ロケットは衛星を覆っている「フェアリング」や、1段目、2段目を次々に切り離しながら上昇を続け、打ち上げからおよそ13分半後の午後8時13分ごろ、高度500キロ付近で衛星を切り離し、打ち上げは成功した。

 今回が2回目の打ち上げとなる「イプシロン」は、重さが数百キロクラスの小型の人工衛星を低価格で打ち上げるために、JAXA(宇宙航空研究開発機構)が、IHIエアロスペースとともに開発した新しい小型ロケットで、3年前に1号機の打ち上げに成功している。


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土星探査機「カッシーニ」いよいよグランドフィナーレ!土星の環に最接近、見えるかな?「氷」の粒子

 土星探査機「カッシーニ」の活躍

 「カッシーニ (Cassini-Huygens)」は、アメリカ航空宇宙局(NASA)と欧州宇宙機関(ESA)によって開発され、1997年に打上げられた土星探査機。いよいよ「カッシーニ」のミッションも残すところ1年弱となった。これから来年4月下旬まで、カッシーニは土星の環をかすめるようなコースを20回飛行する予定で、その1回目が12月4日に実施された。

 環の粒子はほぼ全て水の氷であり、塵やその他の物質が少量混入しているといわれる。しかし、映像等で実際に確認したことはなく、今回の接近で何らかの証拠が確認できればよいと思う。

 カッシーニは、金星→金星→地球→木星の順にスイングバイを行なって土星軌道に到着した。カッシーニには惑星探査機ホイヘンス・プローブ (2.7 m、320 kg) が搭載されており、タイタンでカッシーニより切り離されてタイタンに着陸し、大気の組成・風速・気温・気圧等を直接観測した。


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2016年11月14日「スーパームーン」1948年以来、68年ぶりに満月が地球に大接近!雲の切れ間から月を探そう

2016年11月14日 スーパームーン

 11月に入り急に寒くなったが、空気が乾燥し透明度が増してくると、夜空の星が美しい季節がやってくる。暖かい服装と暖かい飲み物を用意して、たまにはのんびり星を眺めてみたいものだ。

 11月初め、日の入り直後の南西の低い空には、10月30日に3度まで近づいた金星と土星が、まだまだ仲良く並んでいた。11月2日から3日にかけて三日月前後の細い月がこのふたつの惑星に近づいた。黄昏の残る夕空ではマイナス4等級の金星に対して0等級の土星は見えにくいが、11月3日には月、金星と一緒に小さな正三角形が描けた。

 その後月は、日に日に上弦に向かって形を変えながら背景の星空の中を移動していき、6日には火星にも接近した。惑星を手掛かりに月の位置と形の変化を楽しもう。


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美しい土星の環の起源は?およそ40億年前の“後期重爆撃期”に近くを通ったカイパーベルト天体

美しい土星の環の起源は?

 土星の環は、太陽系で最も顕著な美しい惑星の環である。μm単位からm単位の無数の小さな粒子が集団になり、土星の周りを回っている。環の粒子はほぼ全て水の氷であり、塵やその他の物質が少量混入している。 環からの反射光によって土星の視等級が増すが、地球から裸眼で土星の環を見ることはできない。

 ガリレオ・ガリレイが最初に望遠鏡を空に向けた翌年の1610年、彼は人類で初めて土星の環を観測したが、ガリレオはそれが何であるかはっきり認識することはできなかった。1655年、クリスティアーン・ホイヘンスは初めて、それが土星の周りのディスクであると記述した。ピエール=シモン・ラプラス以降、多くの人が、土星の環は多数の小さな環の集合であると考えているが、実際には、環と環の間に何もない空隙の数は少ない。実際には、密度や明るさに部分的に極大部や極小部のある同心円の環帯であると考える方が正確である。

 密度の濃いメインリングは、土星の赤道から7000kmから8万kmの距離に広がっている。最も薄いところで約10m、最も厚いところで約1kmと推定されている。99.9%が純粋な水の氷であり、不純物としてソリンやケイ素を含む。メインリングを構成する粒子の大きさは、主に直径1cmから10m程度である。


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木星の衛星エウロパ、水噴出の可能性高まる!エンケドラス、ケレスにも海が、生命存在の可能性も

木星のエウロパから水柱噴出

 エウロパ(Jupiter II Europa)は、木星の第2衛星である。2007年までに発見された衛星の中で内側から6番目の軌道を回っている。この衛星はガリレオ・ガリレイによって発見されたものだ。イオ、ガニメデ、カリストとあわせてガリレオ衛星と呼ばれている。

 表面は少なくとも厚さ3km以上の氷で覆われており、所々にひび割れが走っている。イオの次に木星に近く、公転周期がイオの2倍、ガニメデの半分という軌道共鳴の状態にあるため、強い潮汐力の変動に晒されている。その潮汐力で発生する熱によって表面の固い氷層の下は深さ数十から百数十kmにわたって氷が融け、シャーベット状ないし液体の海になっており、地球の海洋深部にあるような熱水噴出孔も存在すると考えられている。

 2016年9月27日、米航空宇宙局(NASA)は、木星の衛星エウロパ表面の氷から水とみられる液体が柱のように高く噴出していることをハッブル宇宙望遠鏡が観測した、と発表した。


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