遠い惑星WASP‑94A bで毎日くり返される“砂雲の天気”をJWSTが観測

ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）を使った観測により、地球から約700光年離れた巨大ガス惑星 WASP‑94A b に、はっきりした「日ごとの天気のサイクル」が存在することが分かりました。研究によると、この惑星では朝になると砂のような岩石の雲が現れ、夕方には消えるという現象が起きています。

これは、極端に高温の系外惑星で実際の気象サイクルが確認された初期の例の一つとされています。

JWSTはどのように天気の変化を見つけたのか

WASP‑94A bは、地球から見ると定期的に恒星の前を横切ります。この現象は**トランジット（transit）と呼ばれます。トランジットの最中、恒星の光の一部が惑星の大気を通過し、その光を分析すると大気の成分が分かります。この方法を透過分光（transmission spectroscopy）**といいます。

今回の研究のポイントは、通常の解析と違い、惑星の大気を一体として扱わず、昼と夜の境界の両側を別々に解析したことでした。

• Ingress（イングレス）：トランジット開始時に観測される側。潮汐ロックされた惑星では「永遠の朝」にあたる。
• Egress（イーグレス）：トランジット終了時に観測される側。「永遠の夕方」にあたる。

ホットジュピターと呼ばれる惑星の多くは潮汐ロック状態で、常に同じ面を恒星に向けています。そのため昼側と夜側の温度差が非常に大きく、境界付近の環境も左右で大きく異なります。

JWSTのデータを分けて解析した結果、朝側は冷えて雲が多く、夕側は高温で比較的晴れているという明確な違いが見つかりました。

朝に現れて夕方に消える「砂の雲」

この惑星の雲は地球のような水の雲ではありません。研究チームは、雲の主成分が**マグネシウムケイ酸塩（magnesium silicate）**の微粒子、つまり岩石の粒子だと考えています。

観測データから、次のような循環が起きている可能性が示されています。

1. 夜側では温度が比較的低くなり、岩石成分が凝結して雲粒子になる。
2. 強い大気の風がそれらの粒子を夜明け側へ運ぶ。
3. **朝の境界（モーニング・ターミネーター）**では厚い雲が大気を覆う。
4. その粒子が恒星に照らされる昼側へ移動すると、高温で再び蒸発する。

そのため夕方側では雲が少なく、より深い大気層を観測できるようになります。このため、水蒸気などの分子の吸収シグナルが夕側で強く見えることも確認されました。

1000℃を超える惑星でも雲ができる理由

ホットジュピターは恒星のすぐ近くを公転する巨大ガス惑星で、気温はしばしば1000℃以上に達します。

それでも雲ができるのは、惑星全体の環境が均一ではないためです。

研究モデルによると、

• より深い大気層では温度と圧力の条件が整い、岩石成分が凝結できる
• **垂直方向の混合（vertical mixing）**が粒子を上空へ運ぶ
• 強い全球風が粒子を惑星の周囲へ運ぶ
• 高温の領域に入ると粒子が蒸発して消える

この「凝結 → 移動 → 蒸発」の循環が、惑星規模の雲サイクルを生んでいると考えられています。

「朝」と「夕」を分けた解析がもたらした成果

これまで多くの系外惑星研究では、昼夜の境界にある大気を一様なものとして平均化して解析することが一般的でした。

しかし潮汐ロックされた惑星では、朝側と夕側で環境が大きく異なる可能性があります。

今回の研究ではその2つを分けて分析することで、雲の影響を取り除き、より正確に大気の化学成分を測定することができました。

この手法は、今後ほかの系外惑星の大気研究にも役立つと考えられています。

同じような天気は他のホットジュピターにも？

研究者たちは、この「朝は曇り、夕方は晴れ」というパターンがWASP‑94A b特有のものではない可能性を指摘しています。

例えばJWSTの観測では、

• WASP‑39 b で朝と夕方の大気条件の違いが確認されている
• WASP‑17 b では石英に似たシリカ粒子の雲が検出されている

など、鉱物からできた雲が存在する証拠が次々と見つかっています。

これらの結果は、超高温の巨大ガス惑星でも複雑な気象システムが存在することを示しています。岩石が蒸発するほどの過酷な環境であっても、そこには地球とはまったく異なる形の「天気」が存在しているのです。