【特徴】木星の内部構造はどうなっているの!?

木星の内部構造

宇宙においても、同じ太陽系に位置している惑星になると、何となく身近な認識が湧きますよね!

地球と比べて、太陽から近い水星に限らず金星、外側に位置する火星、更に木星土星、それから遠くに天王星海王星…現在は準惑星とされる冥王星も入れて、ギリシャ・ローマ神話による英語名があることも親近感が湧く理由かも知れません。

しかし、そんな太陽系の惑星であるとしても、新たな形で色々な事実が判明しています。

具体的に言うと、太陽系で一番大きい惑星だという木星については、実のところ「ガス惑星」なのです・・・・・・このような事実をご存知の人というのは、どの程度いますでしょうか?

更に言うとしたら、そのガスの成分内部構造に関しては観測技術のみならず探査機の性能が上がるに伴って、様々な事が判明し、またしても有力な推論が取得されつつあるのです。

本日は、このような身近な巨大惑星「木星」に関し、皆さんに紹介したいと思います!
 

人類と木星の特徴と歴史

 
地球より見た際に、太陽・月・金星に続く明るさがある木星については、ず~とかなり昔より人類の文明において語られてきたのです。

古代中国においては、きっかり12年という周期で、空を巡る木星については「歳星」と言われていました。

以前は、木星のところに基づいて、暦のズレを修正していたわけです。

さらには、空を12の領域に区分して、その年に木星が存在するところを年のネーミングとするというのが、後の十二支の要因となっています。

他の地域においても、古代バビロニアだと、創造神マルドゥクと同じものと見なされているようですし、ヨーロッパだとギリシャ神話のゼウスにあたるローマ神話の最高神ユーピテルが語源となっているのです。

17世紀初期においては、ガリレオ・ガリレイ望遠鏡を使って、ついに木星に衛星が存在する事を見つけ出し、これは初めての「地球以外を中心とする天体の確認」としまして、ガリレオが地動説を支持する非常に大きい要因となりました。

これまでの地球が宇宙の中心であるとする、天動説については、木星を中心として動く衛星の存在を説明することができなかったのです。

それ以降、約50年、1660年代においては、新型の望遠鏡ジョヴァンニ・カッシーニ木星の観測をする事で、この時にはとっくに、木星の外見の特徴、更には自転周期がその緯度に基づき、異なる事も確認しているのです。

そういうわけで、木星というのは、ガス惑星となっているか、少なくても、かなり厚い大気の層を持っていると推定していました。

そして、その衛星が木星を横切る局面が予測と実際の観測でギャップが生じるといった現象において、オーレ・レーマーと言われる天文学者については、光の速度が有限であると考慮し、史上初、光速を算出し、正確に近い値を算出しているのです。

第二次世界大戦後にアクティブにされるようになった宇宙探査においても、木星は重要な観測対象と考えられ、沢山の無人探査機が木星の観測を行なって、これまで土星だけにしか、発見されていなかったが発見できたり、従来の衛星の特徴の観測だけではなく、新たな衛星の発見、更には、木星それ自体の性質においても、新事実が解き明かせる等、遠い昔から続く宇宙の観測技術の進化と並行して、常に「新発見」なされてきた存在、まさにそれが木星というわけです。
 

木星の性質と内部構造について

 
太陽系の中におきまして、ダントツに大きな質量を占めるというのは太陽ではありますが、木星は二番目に次ぐ大きさと重力を持っている存在になります。

その質量に関しては、木星を除いた、太陽系の惑星トータルを含んだ質量と比べても2倍以上有って、この質量からくる重力については、太陽系全ての重力の中心を、太陽の中心から「引っ張り」、太陽の表面近辺へズラしています。

その内部構造についてはまだ推測している段階でしかないですが、高密度の中心核と水素においての、層に区分けされているだろうと考えます。

ガス惑星ということからもわかるように、中心核については、質量も大きさも木星において、占有する比率というのは、低いものですが、でも、地球の10倍から45倍の大きさと、木星全体の中において、3%から15%くらいの質量を持っているそうです。

中心核については、殆どの場合、地球と同じで、ケイ素などにおいて、出来た岩石質で、個体の状態だと予測はされているのですが、状況は依然として明らかではありません。

そのように中心核の周りには約4万kmの「金属水素」の層と、約2万㎞の「液体水素」の層があるかもしれません。

金属水素については、耳慣れないキーワードだと言えますが、超高圧力に晒されますと、水素については、金属と同じ性質を持ちます。

更にその外側においても、重力の影響を受けて、木星の温度については、中心から離れれば離れる方が、低くなってしまうので金属水素の状態を保持できなくなって、その外側を取りまく水素も液体状態となってしまうようです。

更にその外側の気体水素との間は液体と気体の主要な「超臨界状態」ではっきりした境目無くあるのです。

しかも、外側というのは、水素が主成分のかなり厚い気体の層で、木星本体と大気においてははっきりした境目というのはありません。

木星については、その「大気」の層における雲に覆われていることから、写真などにてよく見られる「茶色と白のしま模様」の木星の外観は、そもそも木星の「雲」の部分の模様であって、これは主にアンモニアに基づいて、構成される雲の上に、木星内部より浮上してきた色々な物質が太陽の紫外線から色を帯びたものになります。

それから木星においては、天体現象とし風や雷があるのです。

これによって、アンモニアの雲の下水の雲を持っており、水の雲の内部で雷が発生すると考えられていて、このエネルギーに関しては、地球上の雷の1000倍にもなると言われています。

びっくりですよね!!

こんなふうに「ガス惑星」と区分される木星については、ありふれたガスの塊でなくて、複雑な構造を持っているのです。

地球上の研究室においては、再現がかなり難しいといった、極端な温度や気圧とされる環境がある惑星でもありますので、物理学的にいまだにはっきり分かっていない点が数え切れないほど有り、現在でも謎に包まれた惑星の一つとなります。
 

「恒星」になるかもしれなかった?

 
木星は紛うことなき、惑星の一つですが、実のところ、木星そのものが内部から熱を放出しています。

それについては、木星の表面温度を23℃くらい上げるだけではあるのですが、そうだとしても、原則的に木星が太陽から受けるのと比べても多い熱量になります。

この熱を発する仕組みは、重力での木星そのものの収縮が引き金となっていますので、木星は年に2㎝程度縮んでいて、逆に、できたての木星については、今の2倍くらいの大きさであったそうです。

例えば、木星があとちょっと大きいのなら、恒星の一つ「赤色矮星」と変わっていた可能性もありますので、おそらく、誕生時の半径が後、30%ほど大きかったら、僅かばかりの核融合から赤い光を放射していたかも知れません。

とは言え、仮に赤色惑星だったとしても、恒星の中においては、一番暗くて温度も低い分類に当てはまることから、今現在の木星と一緒の位置にあったとしたら、地球の環境にはまるっきり影響しなったと言われています。
 

人類は木星に着陸できる?

 
答えから最初に述べますね・・・。

「人類は木星に着陸することが出来ます!」

現時点で、木星表面といわれる所までなら行けることが考えられるとのことです。

木星の表面となると、大気圧が「10気圧」になってしまう地点です。

人類については以前より地球上で、地球上の気圧の1000倍という水圧を受けるマリアナ海溝の最深部に友人探査機で至ったことがあります。

そして、表面部分の重力については、地球上の2.3倍程であり、自身の体重を上まわる重りを付けたかのような状態になることから、かなり活動が困難にはなってしまいますが、すごく鍛えている人であれば、どうにか行動できるくらいではあるでしょう。

ですが一般的に金属には、木星大気の主成分とされる水素から劣化するという性質があることから、現時点での技術においては、木星表面に行くまで耐久性がある宇宙船を作るのが困難かもしれません。

もっと言うなら、その「表面」も大地ではなくて、気体になるので重力を振り切る加速がないと中心に向かって「落ちて」いくというわけです。

それに伴って、人類が到達することができる場所として、木星の衛星の方が濃厚だと言われています。

衛星のほとんど岩石で、構築された地球に近い構造で、火山活動が発生している衛星「イオ」や、液体の水があるする可能性が大きく、生命の存在が予測している「エウロパ」等は、地球外への在住、あるいは宇宙旅行の補給拠点として有力な候補のひとつとしているそうです。

太陽系の物理に関する存在でも、また人類が宇宙に進出する場合でも、木星はいろいろな意味で「名サポーター」な存在であるのかもしれないですね!

木星、かなりおもしろい惑星だということですね!!