天文学者、土星の大気中に10角形の構造を検出

科学者、土星の大気中に10角形の構造を検出

［画像: 科学者、土星の大気中に10角形の構造を検出］ ハッブル宇宙望遠鏡のデータから得られた土星の南半球の極投影図。10角形が明らかになっている。(NASA, ESA, A. Sánchez-Lavega (Basque Country University, EHU))

土星は、どうやらその才能を隠していたようです。

数十年にわたり、人類は巨大な六角形が北極を渦巻いていることに首をかしげてきました。これは太陽系に他に類を見ない、6つの側面を持つ大気構造です。

今や、その奇妙な特徴は孤立した事例ではなく、土星には一時的な気まぐれではなく、多角形を形成する傾向があるのかもしれません。

スペインのバスク大学のアグスティン・サンチェス＝ラベガ率いる天文学者たちは、この惑星の南極付近で、もう一つの巨大な多角形を発見しました。そして、この多角形は10の側面を持っています。

「この発見は、六角形が以前考えられていたほど異常ではなく、実際には土星の大気の条件が、極域を取り囲む両半球に多角形の波を形成できるようなものであることを示唆しています」とサンチェス＝ラベガ氏はScienceAlertに語りました。

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土星の最も顕著で有名な特徴は、その壮大な氷の環のシステムですが、北極の六角形もそれに匹敵するほどのものでしょう。

1980年と1981年のボイジャー探査機の画像で初めて発見されました。それは、緯度約78.5度で極を渦巻く、広大な6角形の大気波でした。

それ以来、ハッブル宇宙望遠鏡とカッシーニ・ホイヘンス土星探査機もこの奇妙な特徴を捉え、少なくとも44年間安定していることを示唆しています。

これは気象現象ですが、なぜこれほどほぼ完璧な多角形をしているのかは謎のままです。科学者たちはまた、土星の南半球の亜極ジェットが同様の特徴を生み出すのではないかと考えていましたが、複数の調査でもそのようなものは現れませんでした。

そして2024年、多角形稲妻が二度目の襲来をしました。

オーストラリアのブロークンヒル天文台のトレバー・バリー氏とフランス天文学協会のジャン＝ポール・オジェ氏が撮影した土星の画像から、惑星の南極付近に暗くうねる線が見られました。

2025年の研究でそれが確認されました。バスク大学のサンチェス＝ラベガ氏率いるチームは、これらの天文学者によって撮影された土星の画像から極投影図を作成する作業中に、ついにそれを見ました。10の側面が、南極を囲む紛れもない多角形を形成していました。

［画像: Saturn Is Throwing Shapes. This Time, It's a Giant Decagon Around Its South Pole.］

ハッブル宇宙望遠鏡の高画質画像がそれを確認し、チームは2023年まで遡って追跡することができました。

「この波の発見は本当に驚きでした。なぜなら、ハッブル宇宙望遠鏡が撮影した以前の土星の画像や、2004年から2017年の間に惑星を周回していたカッシーニ宇宙船が捉えた画像でも、それが見られなかったからです」とサンチェス＝ラベガ氏は述べています。

南緯60度を中心に、この10角形は、土星の強力な東向きジェット気流に乗った広大な大気波のようです。ジェット自体は時速約420キロメートル（260マイル）で惑星の周りを駆け巡っていますが、10角形は時速約10キロメートルという比較的ゆっくりとしたペースで移動しています。

六角形と同様に、この10角形は、見える雲の頂上に存在する単なるパターンではないようです。異なる波長での観測により、異なる高度と緯度でその形状の痕跡が明らかになり、土星の大気に埋め込まれた広大な垂直構造を示唆しています。

根本的には、六角形と同じ種類の現象ですが、側面の数を除けば、二つの多角形は互いの鏡像ではありません。

［画像: Saturn Is Throwing Shapes. This Time, It's a Giant Decagon Around Its South Pole.］

カッシーニ宇宙船が2016年に自然色で撮影した土星。有名な六角形が北極付近に見えています。（NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute）

「側面の数の違いに加えて」とサンチェス＝ラベガ氏は説明します。「10角形は六角形よりも低い緯度に位置しており、おそらくそれほど頑丈ではないでしょう。なぜなら、それが形成されたのを確認しているからです。」

これらの違いについては、多くの疑問があります。なぜ10角形は、六角形の数十年にわたる安定性とは対照的に、わずか数年前に形成されたのでしょうか？ なぜ緯度の位置が異なるのでしょうか？

そして、なぜ南半球の多角形は、北半球の自然が好む六角形と比較して10の側面を持っているのでしょうか？

「緯度の違い、背景の風の構造、あるいは近くの緯度にある高気圧の渦の存在が、この波の形成を強制している可能性も考えられます」とサンチェス＝ラベガ氏はScienceAlertに語りました。

もっともらしい容疑者さえいます。

10角形のすぐ北には、直径約4,000キロメートルの反サイクロン（高気圧の渦）があります。研究者たちはこれを「レッドスポット」と呼んでおり、木星の有名な嵐の、より小さく一時的な類似体です。興味深いことに、10角形は渦の近くで最も顕著になり、惑星の反対側では最も不明瞭になります。

［画像: Saturn Is Throwing Shapes. This Time, It's a Giant Decagon Around Its South Pole.］

3つの10角形形成シナリオのシミュレーション。（Sánchez-Lavega et al., Sci. Adv., 2026）

研究者たちは、この嵐、あるいは他の何らかの摂動が10角形の形成に役割を果たしたかどうかを判断するためにシミュレーションを実施しました。

しかし、彼らのシナリオのどれも、観測された10角形を正確に再現することはできませんでした。

そして、もちろん、この小さな問題もあります。

「近くの反サイクロンがこの振動を駆動しているという仮説は魅力的です」とサンチェス＝ラベガ氏は述べています。「1980年に六角形が発見されたときも同じことが起こりましたが、その後、近くの渦は消滅し、六角形は残りました。」

そのため、現時点では、答えは tantalizingly（じらされるように）手の届かないところにあります。現在、10角形はまだ存在しています。今後数ヶ月から数年の間にそれがどのように変化するかを観測することで、その形成方法についてさらに多くのことが明らかになる可能性があります。

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土星は、29.5年ごとに太陽を公転する際に軸が傾いており、各季節は約7.5年続きます。南半球は現在、春から夏へと移行しており、太陽に向かってますます傾いています。

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南半球、そして10角形に当たる太陽放射の増加は、興味深い変化を引き起こす可能性があります。そして、南極がさらに観測しやすくなるにつれて、天文学者はそれらが展開するのを見るためのますます良い vantage point（有利な観測地点）を持つことになるでしょう。

「10角形がどのように進化するかを理解する必要があります。つまり、今後数年間で不安定になって崩壊するのか、あるいは逆に、太陽放射が増加するにつれてより安定し、頑丈になるのかということです」とサンチェス＝ラベガ氏は述べています。

土星の六角形は少なくとも44年間続いており、私たちはその存在を知ったときにはすでに確立されていました。

10角形に関しては、科学者たちは今、土星がリアルタイムで多角形をどのように構築しているかを最前列で観測しています。そして、何が起こるにしても、それは素晴らしいショーになるでしょう。

この研究はScience Advancesに掲載されました。

この記事はFiona MacDonaldによってファクトチェックされ、Fiona MacDonaldによって編集されました。私たちはプロセスに誇りを持っていますが、私たちも人間です。間違いを見つけた場合は、お知らせください。