IMAGE COURTESY OF NASA, ESA, AND J. NICHOLS (UNIVERSITY OF LEICESTER)

米航空宇宙局（NASA）の探査機「ジュノー」が木星の軌道から地球にデータを送るようになって以来、ジュノーに携わる科学者たちは、皆同じような反応を見せてきた。非常に興奮しながらも、かなり困惑しているのだ。

「本当に不思議です」と、ジュノーの木星エネルギー粒子検出装置（彼らは略して「JEDI=ジェダイ」と呼ぶ） の主任研究員、バリー・モークは語る。「このミッションに参加できることにワクワクしています」

木星の何がそんなに不可解で、彼らをワクワクさせるのだろうか？ 答えは「すべて」だ。木星の極の色や重力の不可解な変動、強力な磁場まで、ジュノーが送ってきたデータは従来の科学的見識を全否定してきた。

いまの木星で特に不可解なのは、その驚くほど強力なオーロラである。そのオーロラは、嵐が渦巻くガスの巨大な塊である木星の周りを絶えず回っている。さらにこのオーロラは、地球の物理の法則に逆らっているのだ。

地球の100倍強いオーロラ

まずは、オーロラの（地球上での）仕組みを理解しよう。極周辺地域で発生する、地球で最も強力なオーロラでは、極に向かう磁力線に沿って電子が加速する。そして極方向に進むに従って、秩序ある逆V字型を形成する。

電子の位置エネルギーは端っこで低く、極の中心に向かうにつれ増大する。実際に目で見られる部分は、その加速した電子が地球の大気に降り注ぎ、酸素分子や窒素分子と衝突した結果である。励起した分子が元の状態に戻る際に光を放出し、うねるような光のショーをつくり出すのだ。

ジュノーの紫外線分光撮影機を通して再構築された木星のオーロラの様子。IMAGE COURTESY OF NASA/JPL-CALTECH/BERTRAND BONFOND

2017年9月6日に『Nature』誌に掲載された木星オーロラに関する論文の著者であるモークによると、電子の加速の段階で、木星のオーロラは道理に合わなくなる。

モークらは、木星の極地方の非常に大きい電位を観察しているが、それは地球上の10〜30倍の大きさだ。ただしこれは彼らの想定内だった。木星ではすべてが巨大で、より強いのである。

問題は、木星のオーロラが地球のオーロラの100倍も強力であることだった。そしてその食い違いを地球の物理によって説明する方法はない。「木星のオーロラは、地球の物理に基づいて想定されるものより10倍も明るいのです」と、モークは言う。

オーロラを強力にしている「未知の存在」

これは教科書を破って、ホワイトボードをひっくり返したくなるほどすごいことだ。木星の電子を100万電子ボルトにまで加速させているプロセスが何であれ、それはまったく未知のものなのだから。モークはいま、その正体を追及している最中である。

「第7周回後、わたしが明白な証拠と考えているものを観測しました」とモークは語る。エネルギー粒子検出装置「ジェダイ」は、特徴的な逆V字型をとらえたが、電子の励起はそこで終わらなかったのだ。電位がVの先端で高まるにつれ、加速は秩序だった直線的なものから、ランダムになったのである。

モークはこれを確率的加速プロセス（stochastic acceleration process）と呼ぶ。「何かが不安定になって、このような波をつくり出し始めるのです。多くのエネルギーを得る電子もあれば、エネルギーをほとんど得ない電子もあります」

何がすべてを不安定でランダムにするのか？ それははっきりとはわからない。あくまで深い推測の域だが、理論家のなかには木星の磁気圏の乱気流によってかき乱された電磁プラズマ波ではないかとする人もいる。

木星の超強力なオーロラの謎が深まり続けるなか、その研究の理由はモークにとって完璧にはっきりとしている。「宇宙の物理的プロセスがどのように振る舞うのかを理解しようとしているのです」。それがつまり、科学というものではないだろうか。

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