Research press release


Nature Communications

Planetary science: Aerosols heat up Jupiter's atmosphere

エアロゾルという微小粒子(通常の大きさは直径1 μm未満)が木星の大気中で熱源になっていることを示す証拠を公表する論文が、今週掲載される。エアロゾルの凝集体が、木星の大気に吸収される太陽放射の量に大きな影響を与え、これまでの木星の大気モデルで説明されていなかった熱源である可能性がある、という見解が示されている。


今回、Xi Zhangたちは、NASAの宇宙探査機(ボイジャー、カッシーニ)の観測結果を用いて、木星の中層大気におけるエネルギーの出入りの均衡がガスのみによって維持できないことを明らかにし、エアロゾルが主要な役割を果たしているという考えを示している。Zhangたちは、分厚いエアロゾル層が、入射する太陽放射との相互作用によって、木星の中層大気における熱源の大部分を占めていると考えている。また、Zhangたちは、炭化水素化合物が集合し、凝縮してエアロゾル粒子または煙霧粒子を形成し、中高緯度で太陽熱を吸収し、木星の大気温度を上昇させ、その一方で、太陽光を反射して大気を冷却している可能性があるとも考えており、これらの結果に基づいて、木星の大気のエネルギー領域が地球とは異なっているという見方を示している。


Evidence that small (typically less than 1 μm in size) particles known as aerosols are a source of heat in Jupiter’s atmosphere is put forward in Nature Communications this week. Aggregates of these particles are suggested to exert a large influence on the amount of solar radiation absorbed by Jupiter’s atmosphere and can account for a missing heat source in previous models.

In Earth’s atmosphere, aerosols play an important role - affecting the amount of solar radiation transferred to and from the Earth’s surface and influencing climate - but their influence on the climate of giant planets has been unclear up to now.

Using observations from NASA’s Voyager and Cassini spacecrafts, Xi Zhang and colleagues show that gases alone cannot maintain the balance between incoming and outgoing energy in the middle part of Jupiter’s atmosphere and suggest that aerosols play a dominant role. They propose that a thick aerosol layer dominates the heating in this part of the atmosphere by interacting with incoming radiation. The authors suggest that hydrocarbon compounds come together and condense as aerosol particles, or haze particles, absorbing heat from the sun in the mid to high latitudes and heating Jupiter's atmosphere, and that they may also affect atmospheric cooling by reflecting sunlight. Based on these results, the authors suggest that Jupiter’s atmosphere has a different energy regime to that of Earth.

Although the current study focuses on Jupiter, it may help to shed light on the atmospheres of other planets in the Solar System - such as Saturn, Uranus and Neptune - as well as extra-solar planets. The authors suggest that aggregates of aerosols may affect the climate evolution and distribution of energy from the Sun in other giant planets, and may also have been important in the atmosphere of the early Earth.

doi: 10.1038/ncomms10231

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