はげちゃんの世界

人々の役に立とうと夢をいだき、夢を追いかけてきた日々

第35章 宇宙の仕組み

宇宙の一番端はどこで、そこで何が起きているのか、いまだに解明されていない。ところが最新のテクノロジーと研究により、宇宙の果てで起きている現象について分かってきた。宇宙では、いま一体何が起きているのだろう。

トップへ戻る

1 解明・宇宙の仕組み

BS11でディスカバリー傑作選「解明・宇宙の仕組み」の放映が始まりました。毎週水曜日の夜7時3分から7時55分まで、誰でも無料で視聴できます。中学2年生の時から80歳に至る今日まで、宇宙ほど夢を掻き立てるものはありません。

4月6日は「木星探査機ジュノー」、4月13日は「NASA友人火星探査」が放映され、4月20日は「宇宙の果て」が放映されます。世界の科学者が最新のテクノロジーで宇宙の謎を私たちに解説してくれます。木星探査機ジュノーの概略を紹介します。

トップへ戻る

 〇 木星探査機ジュノー

第一回の放映は4月6日の「木星探査機ジュノー」でした。ジュノーは木星の謎を解き明かすために打ち上げられた探査機で、強い放射線にさらされながら木星のデータを集めています。これにより太陽系最大の惑星についての認識が変わるかもしれません。

太陽系に存在するものは何らかの形で木星の影響を受けています。小惑星も衛星も流星も彗星もすべてです。木星探査機ジュノーの探査は太陽系や地球の歴史を紐解くことになるのです。もちろん写真を撮るだけがミッションではありません。

2016年の米国の独立記念日の7月4日にジュノーは木星に到達して探査を開始し、高解度カメラで捉えた木星の写真を送信しました。地球から8億km離れた木星をもっとも身近からとらえた画像です。

ジュノーは木星の写真を撮るだけでなく、木星の心臓部を覗くことも重要な任務です。惑星には中心核があると思われていますが、木星に中心核があるかどうかはわかりません。

中心核になにがあるのかが分かれば、その惑星の歴史を遡ることができます。もし中心核があれば、地球と同じような岩石惑星として誕生したことになり、中心核がなければガス惑星として誕生したことになります。

この謎を解くことは別の大きな謎を解くカギとなるからです。木星の成り立ちが分かれば、太陽系の成り立ちが分かるでしょう。木星に接近した時にジュノーにかかる重力を調べると、場所によってジュノーにかかる重力にばらつきがあることが分かりました。

トップへ戻る

これにより中心に見つかったものはぼんやりとした塊のようなものでした。金属や岩石のような確固としたものではないのですが何かがある。中心核は水素や岩石などが緩やかにまじりあっている状態のもの、科学者はあいまいな核と表現しました。

岩でもガスでもなく、小石から木星が形成されたとする説があります。およそ46億年前、数センチの小石が集まって核になったというものです。小石が集まってできた核は地球の20倍の質量になるまで成長します。小石が成長を支えられるのはここまでです。

成長した木星はほかの惑星候補をむさぼり始めます。強大な重力で微惑星を次々と飲み込んでいったのです。それに伴い中心核の構成も変化しました。もともとあった核を構成していた小石やガスに、衝突した天体の破片が混ざった状態になりました。

岩石とガスと小石が混合した核は、個体でも液体でもない不思議な状態に置かれます。これがあいまいな核です。やがて質量が臨界値を超えると木星は周囲の水素ガスを捕獲し始めます。

こうして厚さ数千kmの大気が形成され表面を覆い隠しました。木星の奥深くでは液体金属水素が常に流動しており、強力な磁場を生み出しています。その磁気圏は十億kmもの宇宙空間まで広がっています。土星の軌道に届くほどです。

地球の磁場は安定していますが、木星の磁場は構造が複雑でルールがありません。木星の磁場は南北以外にもう一つ赤道付近にも磁場があるのです。三つ目の極はS極のため大青斑(ダイセイハン)と名づけられました。

地球と違い木星にはほとんど個体のものはありません。木星の大気の中では、雲や大気がそれぞれ異なるスピードで動き回っています。ですから、発生する地場が一定になれず変化するのだと考えられています。

木星は太陽系の形成プロセスを解明するカギです。今から46億年前、水素ガスやチリからなる巨大な雲が凝縮して核融合反応を開始します。そして一つの恒星と四つの岩石惑星、四つの巨大惑星が形成され太陽系が誕生しました。

トップへ戻る

太陽系の内側の惑星は岩石が、外側の惑星はガスが主成分です。地球の位置から考えると本来はもっと乾燥しているはずです。水が個体の氷として存在できるかどうかの境界線をスノーラインと言い、地球はその内側に位置するため水はなかったと考えられます。

地球は乾燥した世界になるはずでした。もともとなかった水はどこから来たのだろう。その答えは木星にあるかもしれません。太陽系最大の惑星は、周囲にあるすべてをかき乱しました。初期の太陽系では木星の重力で水はあちこちへ運ばれたはずです。

そこでNASAはジュノーに木星が生まれた場所を探らせました。この結果、木星は現在の位置で形成されたわけではないようです。木星の大気を調べるとほとんどの場所で水が存在しました。これはスノーラインぎりぎりの位置で生まれてことを意味します。

木星は現在の位置に達するまで宇宙をさまよったと考えられます。周りの天体は押しのけられ弾き飛ばされたでしょう。太陽系の外側へ移動しながら氷の小惑星や彗星を太陽系の内側へ弾き飛ばしました。その一部が乾燥した地球に落下します。

木星はまるで雪かきをするように、水を含んだ小天体を太陽の方へ追いやりました。それが地球の海のもとになったのです。これが太陽の近くにある地球に水が豊富に存在する理由です。ジュノーが木星の傍まで行き、観測したからわかったのです。

数百年にわたって渦巻く木星の幅1万6千kmもの大赤渦は、風速180m以上の嵐が吹き荒れています。ジュノーが探り当てた大赤渦の底から、水素とヘリウムでできた大気を300kmも貫いていました。

大赤渦という巨大嵐のエネルギーの元は、木星の内部から放出される大量の熱です。この熱が木星の大気をかき乱します。嵐では雷が轟いていると思われます。雷が発した音波は周囲を貫き、音波は周囲に圧力変化を及ぼします。

音波が伝わる過程で周囲の空気や水が圧縮されます。そして物質を圧縮することで生み出されるのが熱です。音は嵐の中でお互いがぶつかり合い熱エネルギーに変換されるのです。音波によって大量の熱が生み出されて周囲の大気が熱せられます。

トップへ戻る

しかし、それも長くは続かないかもしれません。1979年にボイジャーが観測したとき、大赤渦の幅は地球の二倍ほどでした。ところが2017年のジュノーによる観測ではその三分の二ほどになっていました。それだけではありません。

高さはこれまでよりも増していました。渦が垂直の方向へ伸び、上層の大気へと向かっていたのです。これはろくろの上の粘土に似ています。粘土の下を抑えて絞っていくと、細く長くのびて根本が細くなるとその分上の方へ延びるのです。

ジュノーが始めて北極と南極を観測しました。木星の大気の下は、太陽の表面温度の何倍も高い超高温の世界だったのです。木星の核から放たれる高温熱は、何十億年も前に木星が形成されたころに激しい天体衝突によって生じた熱のなごりです。

その熱が、何千kmという大気に覆われて現在まで維持されてきたのです。そして少しずつ放出され、猛烈な嵐を発生させています。木星の気象は太陽ではなく、木星自身が動かすのです。アンモニアは木星のオレンジ色の雲を生み出していると思われます。

大気の上層部では、アンモニアと水が混合して大きな氷の粒を形成していると考えられる。それが大気の下層部に向かって降り注いで、下へ落ちる間に氷の粒は大きくなり、さらに上昇気流で持ち上げられ上昇と下降を繰り返しながら次第に大きくなっていく。

大きくなっていく氷の粒が増え、互いに接触するとことにより静電気が発生して雷となる。北極や南極で発生するオーロラは、地球がすっぽり入ってしまうほど大きいが太陽の影響とは考えられない。

木星の衛星イオには活火があり、エウロパやガリレオは木星の磁場にゆがみをもたらします。オーロラの原因は、磁場の働きで物凄く加速された原子よりも小さな粒子です。チタン製のジュノーは、放射線を浴びて故障してしまうで貴重なデータを送り続けます。

トップへ戻る

2 宇宙の仕組みの紹介

今後は放送が予定されている番組の一部を、順不同で紹介させていただきます。全部で50作品もあるのでまだまだ楽しめます。

 ① ビッグバンは本当に起きたのか?

ビッグバン理論は科学で最も有名な理論と言っても過言ではない。研究により今までの考え方が覆されようとしている。ビッグバンは爆発ではなかった可能性があるのだ。さらに我々のいる宇宙だけでなく複数の宇宙が誕生したかもしれないのだ。

 ② 宇宙の最初の1秒間

ビッグバンの最初の1秒間。それは宇宙の歴史における最も重要な1秒間だ。空間や時間、エネルギーや物質、すべてが一瞬で生まれた。物理学への理解が深まり、科学が飛躍的に進歩したことで、宇宙が生まれたまさにその最初の1秒間がどんなものだったか分かるようになってきた。何もないところから、すべてが始まり、惑星や星、銀河が生まれ、我々人類も生まれたのである。

 ③ 宇宙形成の原動力

宇宙には、見たり触ったりすることができない、不思議な力が大きな影響を及ぼしている。それは「電磁気力」。宇宙は電磁気力により作られたと言っても、過言ではないのだ。 電磁気力がなければ宇宙はまとまりがなくなり、機能しなくなってしまう。この不思議な力はどのようなものなのか?

 ④ 太陽系の闇の歴史

太陽系には驚くような恐ろしい過去があった。太陽系は銀河系の中でも特殊だ。太陽系の惑星は過去に殺され、証拠も闇に葬り去られていたのだ。地球が誕生したのはそのような事件が起きた後のこと。それ以前は太陽系にスーパーアースと呼ばれる巨大惑星が存在していた可能性があるのだ。一体太陽系に何が起きたのか。

 ⑤ 地球の未来と金星

金星は、太陽系の惑星の中では「地球と似ている」と言われている。しかし実際の金星を見てみると、分厚い雲で覆われていて、表面温度は煮えたぎるよう。そして大気圧は人間が耐えられないほど高い。まるで地獄のような場所だが、実はこれは未来の地球の姿でもある。

 ⑥ 小惑星

小惑星は宇宙から落下してくるただの死んだ星などではない。恐竜を滅亡させたというのは小惑星の逸話のほんの一部で、地球を作ったのは小惑星だと言われているのだ。そして小惑星こそが宇宙の始まりと終わりの謎を解く鍵かもしれない。

 ⑦ 木星

嵐で乱れた木星の表層はどうなっているのだろうか。50億年後に死滅する時にはどんな影響を与えるのだろうか。木星は小惑星の衝突から地球を守っていると言われている。木星がなければ、地球上にある生命は生きてはいけないのだ。

 ⑧ 天王星と海王星

天王星この巨大な氷の惑星が、生命誕生のきっかけを作り地球を滅亡の危機から救ってくれたのだという。実はかつて3つめの氷の惑星が存在し、それが太陽系から外れたことで内側の惑星が生き残ったというのだ。 海王星では、太陽系最大の嵐が吹き荒れ、ダイヤモンドの雨が降ると言われている。

 ⑨ 冥王星の秘密

2015年7月、探査機「ニューホライズンズ」が冥王星に接近した。この小さな氷の星は、生きていた。しかし、冥王星の最も大きな謎は解明されていない。温かい海の中に生命は存在しているのだろうか?

 ⑩ 太陽系の果て

太陽系の果てには、何があるのだろう? そこはエイリアンが住んでいそうに思える場所だが、私たちの住む地球のすぐそばでもあるのだ。 その上、この広大で暗くて冷たい場所は、地球にも大きな影響を与えている。 知られざる、太陽系の果ての秘密に迫る。

 ⑪ 太陽系外惑星

大量の新しい惑星がものすごいスピードで発見されている。それらの惑星について驚くべきことが分かってきている。猛毒の雪玉に、煮えたぎる悪夢のような地。住みやすい地球とはかけ離れた世界なのだ。しかし発見されている惑星はまだ一部だ。地獄のような惑星ではなく住みやすい惑星は存在しないのか?

 ⑫ 天の川の死

天の川は、死に向かっているのだという。捜査線上には様々な容疑者が浮上した。矮小銀河や超大質量ブラックホール、それに過熱状態の水素ガスの塊だ。この謎を解くためには、136億年の歴史をさかのぼらねばならない。

 ⑬ 不可解な暗黒物質

現在、宇宙で最も謎に満ちている物は「暗黒物質」。この目に見えない物質は、宇宙の質量の大半を占めている。「暗黒物質」が銀河や天の川などを作ったことは分かっている。そして、その名の通り「暗黒の世界」も作っているのかもしれない。

 ⑭ 彗星

彗星こそ宇宙の謎を解く鍵を持っていると考えられる。彗星が生命誕生の源という説があり、現代科学においても重要なものなのだ。太陽系を旅する彗星は、氷の塊からどのように成長するのか?彗星は私たちが想像しているよりもミステリアスで興味深いのだ。

 ⑮ 中性子星の悪夢

地球上の金やウランなどは、中性子星で作られた可能性が高いのだ。中性子星は、重い恒星が超新星爆発したときに残った核。その核の質量が多ければ中性子星ではなくブラックホールとなる。さらにエネルギーのために他の星を食べたり、磁場で人間を溶かしたりすることも可能なのだ。

 ⑯ 死をもたらす星

宇宙には、SF映画に出てきそうな恐ろしい星が存在する。他の惑星を気化させ、銀河を不毛の地にしてしまう超新星。近所の星から生命力を吸い取る吸血鬼のような星。驚くほど高速で宇宙を駆け巡る星。ガンマ線バーストを放出する星。惑星を破壊してしまう白色矮星。次にこれらの星に狙われるのは、地球かもしれない。

 ⑰ 超体質量ブラックホール

天の川銀河の中心部には超大質量のブラックホールがあるという。ブラックホールを利用すれば、過去や未来にタイムトラベルすることも可能だと考えられている。ワームホールやパラレルワールドといった説はSF小説の中の話のようだが、科学的に証明されている事も多い。

 ⑱ 暗黒宇宙の戦い

暗黒物質と暗黒エネルギーはどちらが宇宙を支配するか、戦っているような状態だと言える。当初宇宙を支配していたのは暗黒物質だった。そして星や銀河などを作り上げた。ところが50億年前から暗黒エネルギーが支配するようになった。

 ⑲ 宇宙の超危険エリア

宇宙には危険が無数に潜んでいる。「死ぬ方法が100万通りある」と言われているほどなのだ。宇宙船にダミー人形のチャックを乗せて、中性子星にぶつかったり、反物質に消滅させられたり、謎の素粒子に飲み込まれたり。哀れなチャックは、どのようにして破壊されてしまうのだろうか?

 ⑳ 宇宙の終わり

宇宙には必ず終わりが来るという。いつどのように終わるのか。目に見えない暗黒物質とは?ダークエネルギーとは何なのだろうか。科学者によると宇宙で突然何かが起き、明日にも人類が滅亡することもあるという。宇宙の最期とは?その答えが今、明かされようとしている。

トップへ戻る

参考文献:BS11番組紹介ページ。