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Index　序章　一章　二章　三章　四章　終章　

第一章　驚異にみちた惑星の世界

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　　　1　赤い惑星・火星の秘密 top

　太陽系の数ある天体の中でも、火星ほど昔からいろいろな面で、人々の関心をひきつけてきた星はないだろう。
　そこでこの章の惑星探訪も、まず火星から始めることにしたいと思う。
　火星は、ばば二年二ヵ月ごとに地球に近づいてきて、赤く不気味な輝きを私たちに見せる。
　このため昔から不吉な星と恐れられ、ローマ神話の戦争の神マーズ（Mars）の名があたえられてきたのだった。
　しかしまたその一方で、火星は地球以外に生命が存在する可能性のもっとも強い天体としても、関心がもたれてきた。
　太陽系の惑星の中で火星がとび抜けて人気が高いのも、多くの人がこの星に地球外生命の夢をたくしてきたからではないか、とも思えるほどである。
　火星はいかにして人の心をとらえてきたのであろうか。

　火星にとりつかれた人たち

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　その代表的な一人が、フランスのＥ・Ｍ・アントユアジ（一八七〇〜一九四四）であった。
　彼は、細い線状に見える模様は、微細な斑点の集まりか不規則な帯状の模様であって、ローウェルがいうような細い幾何学的な模様はいっさい存在しない、と主張した（図1-4）。
　ローウェルとアントニアジの閧の論争は、まことに華々しいものだったようだが、その後の推移をみていくと、ローウェルはどの細線派でもなく、またアントニアジほどの完全否定派でもない、つまり、ある幅をもったやや不規則な線状模様を認める人は、最近まで何人も見受けられた。
　探査機の撮影による詳細な火星地図が作成されている今日では、あれはど世間をにぎわした湶状模様の存在は否定され、運河は観測者の眼の錯覚だったとされている。
　それにしても、多くの熟達した観測者たちが認めてきた線状模様が、すべて錯覚たったとして片づけられるのかどうか、多少割り切れない気持も残るのだが。
　でも、あの運河とはいったい何ごったのだろう。
　ともあれ、望遠鏡観測時代の火星探査は、運河論争という大きな人間ドラマを残して、宇宙時代の新しい探査へと受けつがれていったのである。

　火星は地球に似ているか

　火星は地球によく似た惑星だといわれるが、その赤道半径は三三九七�qで、地球の赤道半径六三七八kmに比べるとかなり小さく、地球の半分強といったところである。
　体積は地球の六分の一弱、質量は地球の一〇分の一しかない。
　ここでちょっとおもしろいのは、火星の全表面積（1.44×10の8乗平方km）が地球の陸地の総面積（1.48×10の8乗立方km）とほとんど同じことである。
　現在の火星には水をたたえた海はないので、単純に考えれば、人類が火星にそっくり移住したとしても、地球の陸地と同じだけの活動の場が得られることになろう。
　半径や質量が小さければ、当然、表面重力も小さくなる（表面重力の大きさは質量に比例し、半径の二乗に反比例する量だからである）。
　火星での表面重力は三七四cm/sの2乗（地球の○・二八倍）しかないのである。
　このため、たとえば体重五〇kgの人が火星で体重計にのると、たった一九�sにしかならないのだ。
　ダイエットがうまくいかない人は、いっそのこと火星に住んでみたらどうだろう（本質は変わらないのだけれど）。
　火星と地球の相異点ばかりをのべてきたが、地球とよく似た点ももちろんある。
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　火星の自転周期は約二四時間三七分、自転軸の傾き（公転軌道面の垂線となす角度）は約二五度で、ともに地球と大変よく似ている。
　このため、火星の世界では地球上とほとんど同じにＩ疂夜がくり返し、また四季の変化もおこる。
　ただし、火星の一年間（公転周期）は一・八八年に相当するから、季節の移り変わりは地球上の二倍近い長さになり、ずいぶん間のびしたものに感じるだろう。
　地球との比較でもう一つ注目しておきたいのは、火星の大気である。
　火星に大気があることはかなり前から知られていたが、正確なことがわかってきたのは、一九七六年のバイキングの観測以来である。
　それによると、火星大気の組成は、二酸化炭素（ＣＯ2）が主成分で九五・三二％（体積比、以下同し）を占める。
　他に窒素（Ｎ2）二・七％、アルゴン（Ａr）一・六％で、これだけで大気組成のほとんどを占めてしまう。
　酸素（Ｏ2）はごく微量（○・一三％程度）しかない。
　地球大気の組成とは大変なちがいであるが、実はあとでのべるように金星の大気も二酸化炭素が主成分であることを考えると、地球大気の組成（Ｎ2　七八・〇九％、Ｏ2　二〇・九五％、その他）のほうが、むしろ異常に思えてこないだろうか。
　まさにしかりで、地球の大気に遊離酸素が二一％近くも含まれているのは、生命（光合成をおこなう生物）の活動の結果にほかならないのである。
　また、探査機の観測で確かめられた火星の表面気圧は、平均六・一ヘクトパスカルであった。
　この値は、地球上の表面気圧の一六○分の一程度でしかなく、地球の成層圏の高度三五�qあたりの気圧に相当する。
　こんなにも大気が希薄なので、火星表面の気温もかなり低く、赤道地帯の夏の昼間でも零度を上回ることはまれである。
　火星大気中にはわずかながら水分も含まれているが、それは気体（水蒸気）か固体（氷晶）のいずれかである。
　この希薄な大気中では、水の沸点がＯ℃以下になってしまうため、液休の水は存在できないのである。
　ちなみに、バイキング２号の着陸地点（北緯四八度、西経二二六度）では、冬の朝気温はマイナス一○○℃以下にまでなって、地表は水の氷（霜）でおおわれたが、太陽が高く昇るにつれて、霜はたちまちのうちに蒸発（昇華）してしまった。
　このように、現在の火星表面の環境は大変きびしいものである。とても人間が住める場所ではない。
　しかし、もしタイムマシンに乗って何億年も昔の火星を訪れることができたとしたら、そこには、今よりもずっと濃い大気につつまれ、豊富な永の流れる別世界を見ることができるだろう。
　では、濃い大気と大量の永はとこへ行ってしまったのであろうか。
　その謎はもう少しあとでのべよう。

　観光名所は巨大火山と大峡谷

　従来の望遠鏡による観測では、せいぜい火星表面の明暗模様を見分けることしかできなかったのであるが、それでも観測家たちは苦心して、そのぼやけた模様についていろいろな解釈を試みてきた。
　それが探査機の登場によって、火星表面地理学は革命的な飛躍をとげることになった。
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　山や谷やクレーターなど表面の様々な地形が、近接撮影によって手にとるようにわかってきたからだ。
　“模様”と“地形”とは大違いなのである。

　一方ヘラス盆地は、直径二三〇〇km、深さ九kmに達する大盆地で、巨大な衝突構造だと考えられている。
　ところで、探査機による撮影で多くの人をおどろかせた発見の一つは、火星に巨大な火山が存在することであった。
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　火星の火山はクルシス、エリシウム、ヘラスの三地域を中心に分布するが、特にタルシス高地一帯には大型の火山が集中している。
　そのタルシス高地中心部には、アルシア山、パボニス山、アスクレウス山の三つが、北東―南西方向に一直線に並んでいる。
　いずれも山体の直径が四〇〇km前後、高さは一七kmもある。
　ここから北西方向のタルシス高地のはずれには、火星最大（いや、太陽系最大）のオリンパス山がある。
　その直径六〇〇km、ふもとからの高さは約二五km（なんと富士山の六倍以上）に達する大火山だ（図1-6）。
　これらの火山は、山腹の傾斜がきわめてゆるい楯状火山の部類に入るが、それがいかに巨大なものかは、地球上の最大の楯状火山といわれるハワイ島と比較してみれば想像がつくだろう。
　火星のように、地球の半分はどの大きさしかない惑星に、どうしてこんな巨大な火山ができたのだろうか。
　それは、火星の地殻が比較的安定していて、同じ場所でマグマの噴出が長期間つづいたためと考えられているが、その謎はまだ十分には解明されていない。
　しかも、オリンパス山などの火山体がかなり新鮮で、侵食された形跡が少ないことから、活動は最近まで（地質学的な時間スケールでの話だが）つづいていたとも考えられる。火星の火山はまだ生きているのであろうか。
　さて、火山とならんでもう一つの観光名所といえるのが、壮大な大峡谷である。
　それは赤道の少し南を東西に四〇〇〇にｍにもわたってのびる複合峡谷で、マリネリス峡谷と総称されている（図1-7）。
　三本の峡谷が並行する中心部は、全体の幅が七〇〇km、深さは七�qに達する。
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　有名なアメリカのグランドキャニオンでさえ、長さ五〇〇km、幅三〇km、深さ二�qくらいであるから、まさに想像を絶する規模だ。
　このような大峡谷の形成は、とても水の侵食作用だけでは説明でかないことは明らかで、おそらく、地球上の紅海や東アフリカ地溝帯のように、地殻の構造的な運動によってできたものと考えられる。
　大昔の火星には、とてつもない規模の地殻変動かおこっていたのだろう。

　フレッティドチャネル(fretted channel、まだ適切な訳語がない）とよばれる底の平らな幅広い谷地形など、成因の説明がむずかしそうなものがあるし、船底形のＵ字谷状のものまである。
　Ｕ宇谷は地球上では谷氷河の侵食作用で形成されるのが普通だが、火星でも谷氷河のできるような時期があったのだろうか。
　さらに谷以外の侵食地形として、地球上の海食崖や海岸段丘のようなものがみられることから、北半球の低地のかなりの部分は、一時期の間、海におおわれていたと主張する研究者もある。
　現在の火足は大気がとても希薄で、液体の水は存在できないが、過去に液体の水が大量にあったのだとすれば、大気も濃く、気温も今よりは高かったにちがいない。
　しかし、このあたりのことはまだわからないことが多く、今後の探求課題として残されている。
　それにしても、かつては豊富に存在した液体の水は、どうしてなくなってしまったのだろう。
　火星の重力が小さいこともあって、大気と水のかなりの部分は、長い間に宇宙空間に逃げ出してしまったのかもしれない。
　あるいは気候の寒冷化とともに、水の多くは地下の永久凍土層や極冠に、氷としてたくわえられるようになったのだとも考えられる。
　火星の地下に永久凍土がどの程度あるのかは、まだよくわかっていないが、極冠については最近かなり確かなことがわかってきた。
　火星の極冠は季節変化によって消長をくり返し、北半球が冬のときは北極冠が、南半球が冬になれば南極冠が、それぞれ成長する。
　反射能が高くて白く輝くため、望遠鏡観測の時代から注目されてきたが、それが水の氷なのか二酸化炭素の氷（ドライアイス）なのかをめぐっては、いろいろと議論があった。
　近年では、北極冠は下部が水の氷、表層部がドライアイス、南極冠はほとんどがドライアイスからなる、という考えが一般的であったようだ。
　ところが、マーズグローバルサーベイヤーの一九九八年の観測から、南北両極冠とも主体は水の氷で、ドライアイスは冬季に表面をおおう程度にすぎないらしいことがわかってきたのである。
そして、北極冠と南極冠をあわせた氷の総量は三二〇万〜四七〇万平方kmと見積もられ、これを全部水の氷だとすれば、火星の全表面を二二〜二三mの厚さでとりまく量になるのだという（ちょうどグリーンランドをおおう氷の量に近い）。
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　こうして、現在の火星表面にも、水は氷の形でかなりの量が存在することがわかってきたわけであるが、それでも過去にあったと考えられる豊富な水量からみれば、たいした量ではなさそうだ。
　火星の水がたどった歴史にも、まだ多くの謎がかくされている。

　赤い土と岩石の正体は？

　火星が赤く不気味に輝くのは、全表面の三分の二くらいが赤褐色の物質でおおわれているためである。
　この物質が何ものであるかについては、一九五〇年代から六〇年代にかけていろいろと議論があり、鉄の酸化物の色ではないかと考えられてきた。
　たとえばフランスのＡ・ドルフュスやソ連のＶ・Ｌ・モロズは、火星の表面と地球上の物質の反射スペクトル曲線の比較を行い、褐鉄鉱を多く含んだ土壌であるうと結論づけていた。
　このような先達の研究を背景に、一九七六年バイキング1号と2号の着陸船が、初めて火星表面土壌の化学組成を直接調べることに成功した。
　その結果、火星の赤い土壌は、基本的には褐鉄鉱のような鉄酸化物を含むものであることが確かになったのであるが、それに加えて注目すべき特徴も明らかになってきた。
　バイキング着陸船に積まれたＸ線蛍光分析装置が測定した火星土壌の化学組成を、類似する地球上の物質の組成と比較してみると、それは各種の粘土鉱物や風化生成物を含むスメクタイト混合物という土壌に似ており、また風化したある種の玄武岩の組成にも近いことがわかったのである。

　この分析でもっとも注目されたのは、ほとんどの岩石の組成が、予想に反して安山岩質だったことである。
　安山岩は玄武岩に比べると珪酸（ＳiＯ2）の量が多く、より分化のすすんだ岩石である。
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　しかも、分析値が地球の地殻の平均化学組成に比較的近いものだったこともあって、火星は安山岩質の地殻をもっているのではないか、ということも話題にのぼった。
　しかし、今回の分析結果だけから、単純にそうだといい切ることはできないであろう。
　たとえば、火星起源隕石は火足の地殻の断片と考えられており、その大部分は玄武岩質の組成をもっている。
　火星の地殻をつくる岩石の解明には、今後の広範な探査が必要である。
　一方、パスファインダー着陸地点の土壌の化学組成は、バイキング着陸地点のものとよく似ていて、あまり差異はなかった。
　そもそもバイキング1号と2号の着陸地点は六〇〇〇�qも離れており、1号とパスファインダーの地点も一五〇〇kmくらいへだたっている。
　これらの地点で土壌の性質がよく似ていることは、火星表面をたびたび吹きあれる砂嵐によって、細かい粒子が均一に拡散しているためだろうと考えられる。
　こうして、まだわずかの地点での調査とはいえ、岩石と土壌の化学組成がひと通りわかってきたことは、これまでの火星探査の大きな成果である。
　しかし、土壌がほんとうに岩石の風化によってできたものなのかどうかについては、まだはっきりしたことはわかっていない。
　パスファインダー着陸地点周辺の画像を見る限りでは、岩石群は土壌粒子をかぶって汚れた部分があるものの、ずいぶん新鮮な顔つきをしている。
　風化してボロボロになっているような岩石はほとんど見あたらないのである。
　岩石の風化と土壌の生成が、火星でどのようにおこったかは、これからの重要な研究課題になるだろう。
　パスファインダーの画像には、もうひとつ気にかかるものがある。
　赤茶けた地面の何個所かに、平べったくて日っぽい、岩石のように固まった部分がある。
　スクービードゥーと名づけられた岩石などがそうで、ソジャーナの測定では土壌の化学組成によく似ていた。
　これらは炭酸塩岩か蒸発岩のようなものではないかとも考えられている。
　洪水のあとに残った水たまりが干上がって、炭酸塩などの沈殿物が固化しかものかもしれないのである。
　火星の土壌や岩石には、まだ多くの秘密がかくされているにちがいなく、これからの探査が楽しみである。
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　　　2　地獄の釜・金星のベールをはぐ top

　火星とならんで地球の両隣のもう一つの惑星が金星である。
　よいの明星、明けの明星として親しまれてきた金星は、地球のすぐ内側の軌道をまわり、地球に一番近づく惑星だ。
　ところがこの惑星は、長い間多くの謎につつまれてきた。それというのも、金星は地球から見ると、いつも太陽に近いところをうろついていて、太陽から一定の角度以上離れることがない。
　このため、観測できる時間がきわめて限られてしまうのである（太陽が沈んだあとの西空によいの明星、日の出前の東空に明けの明星として見えるのはこのためで、真夜中に見ることはできない）。
　しかも、金星は地球に近づくほど夜の側がひろがってきて見えにくくなるし、望遠鏡でのぞいてもただ白く輝くばかりで、表面の模様などはほとんど見あたらないのだ。
　こんなわけで、金星は一番近いとなりの惑星でありながら、ごく最近までわからないことだらけの天体であった。
　その金星の秘密はどのようにして明らかになってきたのだろうか。

　地球の兄弟星は変わり者

　金星はつねに濃い大気と厚い雲にとりかこまれている。
　このことはすでに一七六一年に、ロシアの大科学者Ｍ・Ｖ・ロモノソフ（一七一一〜一七六五）が気付いていたという。
　その厚い雲のベールは、金星の表面をおおいかくしてきただけではない。
　目印になるものが全く見あたらないため、大きさ（半径）や自転周期さえも、確かなことはなかなかわからなかったのである。
これらの謎は、ようやく一九六〇年代に入ってから解き明かされてくることになった。
　普通の光学望遠鏡ではほとんどなすすべのない金星観測に、有効な手段となったのはレーダーである。
　光を通さない雲も、波長の長い電波なら通ることができる。
　そこでレーダーから送られた電波は、金星表面で反射してもどってくるから、その時間や波長を精密に観測すれば、表面の様子などがつかめるはずである。
　この電波観測はまず、金星の自転の解明に効果を発揮した。
　金星が自転しているとすると、金星面の中央部で反射した電波と、縁のほうで反射した電波の間には、微妙な波長のちがいが生ずる。
　たとえば縁のほうで反射した電波は、そこの地面が私たちに近づく運動をしていれば波長がいくぶん短くなり、逆に遠ざかる運動をしていれば少し引きのばされる。
　よく知られたドプラー効果という現象である。
　この観測は、カリブ海のプエルトリコ島にあるアレシボ観測所の三〇〇m大レーダーなどを使ってなされたが、得られた結果はまことに意外なものであった。
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　金星の自転運動は、私たちの地球平他の多くの惑星とは異なって、逆回り（東から西へ向かう回転）だったのだ。
　しかも自転周期は二四三日という、きわめてゆっくりしたものであることもわかった。
　金星が太陽をひとまわりする時間（公転周期）は約三一五日であるから、自転周期は公転周期よりも長いことになる。
　これは太陽系の惑星の中では異例のことといえる。
　金星はいつごろからこんな自転をするようになったのだろうか。
　そのわけはまだよくわかっていない。
　さて、金星には以上にのべたような特異さが目立つとはいえ、兄弟星とか双子星といわれるくらい、地球とよく似た面をもつ惑星であることも確かなのだ。
　その赤道半径は六〇五二�q、平均密度は五・二四聊汾で、地球よりもやや小さい程度、また表面重力も地球より一割ほど弱いだけだから、私たちが金星に降り立ったとしても、違和感はほとんどないだろう。
　ところが、現実の金星の世界は、地球とは似ても似つかぬおそろしい場所であることが、探査機の観測で次々と明らかになってきたのである。
　金星を訪れた探査機には、はたしてどんな世界が待ちうけていたのであろうか。

　温室効果のはての地獄の世界

　探査機による金星の観測は一九六二年からはじまった。
　その年の暮れ、アメリカのマリナー10号は金星の中心から二万五〇〇〇kmの距離を通過して、大気圏などの観測を行ったが、この時、金星の表面は四〇〇℃をこす高温であるらしいことをつきとめた。
　金星が熱いのはある程度予想されていたことではあったが、この観測は大いに驚きに値するものであった。
　これを手始めに、その後次々と探査機が訪れることになるが、初期の金星探査で多くの成果をあげたのは、ソ連のベネラシリーズである。
　特に一九七〇年一二月一五日、金星に初の軟着陸をはたしたベネラ7号は、着陸後二〇分間にわたってデータを送信し、表面温度四七四℃、表面気圧九〇気圧という、驚くべき観測値をもたらしたのだ。
　この値はその後の探査でも追認され、正しいものだったことがうらづけられた。
　大気の組成についても、ペネラシリーズや、一九七八年末に金星周回軌道にのったアメリカのパイオニアビーナス号の観測などによって、くわしいことがわかってきた。
　それによると、金星大気の主成分は二酸化炭素系石Ｏ乙で九六・四％を占め、残りは窒素（Ｎ2）が三・四％、あと酸素（Ｏ2）や水蒸気（Ｈ2Ｏ）は痕跡ていどしかない。
　二酸化炭素が大部分を占めているという点では、火星の大気組成によく似ていることが注目される。
　こうした地獄のような高温高圧の世界に身をおくことができるとしたら、どんな光景が目にはいるだろうか。
　まず五〇〇℃近い高温の環境では、液体の水は存在できないことはもちろん、融点や沸点の低い金属も融けるか蒸発してしまっているだろう。
　たとえば鉛の融点は三二七・五℃、錫の融点は二三一・九℃（ともに一気圧での値）であるから、これらの金属は九〇気圧のもとでも液化している可能性が高い。
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　また、九〇気圧という表面気圧は、地球上でいえば水深九〇〇mの深海の水圧に相当する。
　やわらかい私たちの体などはペシャンコに押しつぶされ、五〇〇℃近い高温で蒸し焼きになるだろう（酸素がほとんどないから燃えることはなく、黒こげのスルメになるだけである）。
　二酸化炭素が大部分の高温高圧の大気の状態も、きっと独特のものだろう。
　二酸化炭素は一気圧のもとでは、気体から固体へ、またはその逆の相変化しかおこらず、液体の状態では存在しないのが普通である。
　しかし圧力が高くなると二酸化炭素も液化する。
　したがって、九〇気圧乱あれば当然常温では液化してしまう。
　ところが四七五での高温下では九〇気圧の圧力がかかっても液化しないのだ。
　とはいっても、それは液体に近い感じのかなり濃密な気体にちがいない。
　このような濃い大気が、どんな運動をしているかも興味あるところであるが、これまでの探査機の観測では、表面近くでの流れ（風速）はゆっくりしたものらしい。
　さて、金星大気での驚きはまだある。金星をすっぽりおおっている雲の正体である。
　この雲は高度五〇�qあたりを中心に、厚さ一〇�q以上もの分厚い層をつくっているが、それを構成十る粒子は、地球上の雲と同じ水滴や氷晶ではなさそうで、一体どんな物質なのかいろいろと議論されてきた。
　そして、太陽反射光の偏光観測などから、濃硫酸の液滴であることが最終的に結論された。
　これはまことにショッキングな事実であった。
　ただし、雲が純粋に硫酸の粒だけでできているとすると純白でなければならないが、実際の雲はやや黄色味がかった色をしている。
　このことから、雲にば硫黄の粒子も混じっているのではないかと考えられている。
　雲をつくる硫酸の粒は、雲層中でくっつきあって成長すると、やがて落下していくだろう。
　しかし高度三〇�qくらいのところまで落ちると、高温のために蒸発して、またもとの雲の層にもどっていく。
　つまり、硫酸の雨は地表にとどくことはないのである。
　このようにして金星大気中では、硫酸を中心とした物質循環がおこっているのかもしれない。
　それにしても、この雲をつくる大量の硫酸は、どのようにしてできたのだろうか。
　その源は金星の火山活動に関係があると考えている人もあるが、はんとうのところはまだわかっていない。
　ところで、金星の世界はどうしてこんなにも過酷なのだろう。
　地球の兄弟星ならば、その環境は地球と似ていてもよさそうではないか、と思われる方もあろう。
　灼熱地獄の世界になった原因がきちんとつきとめられているわけではまだないが、考えられるシナリオはある。
　金星は地球よりも太陽に近く、受けとる太陽の熱エネルギーも地球の二倍近くになる。
　このため、原始時代から存在した、二酸化炭素と水蒸気の大気の温室効果が、加速度的にすすんだのではないかと考えられる。
　いわば温室効果の暴走がおこったのだ。
　そのため上方にのぼった水蒸気は、太陽からの強い紫外線をうけて水素と酸素に分解し、水素はかなりの量が大気圏外へ逃げてしまったのだろう。
　最近の探査機の観測によると、金星大気中の水素（Ｈ）に対する重水素（Ｄ）の割合（Ｄ／Ｈ比）は、地球の一〇〇倍も高いことがわかってきた。
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　この事実は、かつて金星表面に大量の水があった証拠だと考えることができる。
　なぜなら、水が分解されても、重水素は水素に比べて逃げにくいからである。金星にも大昔に、海が存在する時代があったのかもしれないのだ。
　地球と金星の運命を分けたのが、温室効果の暴走であったのだとしたら、私たちの地球はなんと幸運な条件にめぐまれていたのだろう。

　つづいて一九八三年にはソ連のベネラ15号と16号が、金星の北半球を一〜二kmの解像度でとらえ、北極を中心とした北半球のよりくわしい地図ができ上がった。
　これらの成果をうけて、一九九〇年末からは、アメリカのマゼラン探査機による野心的な撮影がはじまった。
　マゼランのレーダーは、水平最高一五〇m、垂直三〇mというこれまでにない高解像度で金星表面の九割を走査し、いっそう精密な地図が完成した。
　また、マゼランがとらえた様々な地形や地質構造の画像は、金星の歴史を解明するうえで貴重な資料となるものである。
　以上の探査で、金星の表面形態は手にとるようにわかってきたが、それを要約すれば次のようになる。
　まず、全表面の六〇％以上はなだらかな平原で、その起状は半径六〇五二kmの金星平均面から二�q以内である。
　これよりも高い高地は約一〇％、また平均面よりも低い低地は三〇％弱という割合である。
　高地の中で目立つものに、北極に近い高緯度にひろがるイシュタル大陸（オーストラリア大陸ほどの大きさ）と、赤道ぞいのアフロディテ大陸（アフリカ大陸の大きさに相当）がある。

　直径は二〇km前後、高さ数百mほどのもので、比較的粘性のあるマグマがゆっくりと流出してできたものらしい。
　さらに、大型の火山地形と考えられるものに、コロナと名づけられた巨大な環状構造がある（図1-13）。
　直径は六〇�qくらいから最大二〇〇〇kmにおよび、同心円状や放射状の割れ目をともなっているものが多い。
　このような地形は、マントル中をマグマの集団が上昇して地殻を押し上げた結果できたものと考えられ、金星の内部深くの活動と深く結びついていることは間違いなさそうだ。
　金星にどうしてコロナがたくさんできたのか、地球や他の惑星ではどうだったのか、また新たな研究課題が出てきたといえる。
　金星では、よく目につく火山体をつくるような活動のほかにも、重要な火山活動の証拠がある。
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　それは表面の六割以上を占める平原の火山活動で、多様な溶岩流や火砕物質が広大な面積に分布しているのだ。
　粘性の低い玄武岩質マグマが洪水のようにあふれた、いわば洪水玄武岩の活動をしめすような景観がひろがっている。
　その上には、溶岩流にともなってできるチャネル地形も数多く分布する。
　こうした平原の火山活動のあとは、金星の活動史をさぐるうえで見逃せないものだ。
　このような例やその他の火山地形を見ていくと、どれも粘性の低い玄武岩質マグマの活動でできたもののようにみえる。
　それは確かだろうか。
　金星表面の物質の性質については、レーダー地図の作成と前後してしだいにわかるようになってきたのである。
　一九七五年にソ連のベネラ9号と10号は相次いで金星表面に軟着陸し、初めて地表の様子を撮影した。
　また一九八二年にはベネラ13号と14号が、より解像度の高い地表の画像を送ってきた。これらを見ると、明らかに流動性の大きな溶岩流や火山砂礫のような火砕物がひろがっている様子がわかる。
　また、これらの物質の化学組成についても、ベネラ８号〜皿号、ペガ1号と2号が明らかにした。
　それによると、ほとんどの物質は地球上の玄武岩の組成ときわめてよく似ている。
　こうして、金星で玄武岩質マグマの広範な活動がつづいてきたことは碓かなものとなった。
　金星表面には、火山のほかにも断層や割れ目、衝突クレーターなど、様々な地形や地質構造がみられるが、火山活動にかかかる対象物ほどに豊富なものは、他に例がない。
　しかもこれらの多くが比較的新鮮に見えることは、形成年代がそれほど古くないことを物語っているように思われる。
　おそらく金星の表面は、活発な火山活動によって表画更新をくり返し、現在の表面が形成されたのは、地質学的な時間尺度での話ではあるが、わりあい新しい時代のことなのであろう。
　それならば、金星の火山にはまだ生きているものがあるのだろうか。
　金星に現在でも活火山があると考えることは、それほど不自然ではないが、その直接的証拠はまだ見つかっていない。
　けれども、間接的な証拠と思われるものはあるのだ。パイオニアビーナス号は一九七八年から一九八三年の閧に、金星の雲層の上で二酸化硫黄（ＳＯ2）や硫酸（Ｈ2ＳＯ4）の濃度に、大きな変動があったことを観測している。
　これは、一九七〇年代におこったはげしい火山活動のせいだと考えている人がある。
　また、いくつかの探査機が、べータ地域とよばれる大火山地帯の上などで、集中的な稲妻放電を観測している。
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　これなども、大噴煙中に発生した火山雷だと解釈することが可能である。
　人間をよせつけない恐ろしい地獄の世界にも、地球と同じような活火山が今でも存在するとなると、そんな金星にもなんとなく親近感がわいてきそうではないか。

　　　3　アバタの兄弟・月と水星 top

　地球の両隣の火星と金星の次は、月と水星を訪れてみよう。
　月と水星には大気がなく、表面は無数のアバタ（クレーター）におおわれていて、太古の姿そのままを残しているようにみえる。
　月は地球の衛星ではあるが、衛星としてはかなり大きいので、月と地球は二重惑星の関係にあるとみる人も多い。
　そんなこともあって、ここでは月も惑星の仲間に入れて取扱うことにしよう。
　また、太陽に一番近い水星は、ちょうど月と火星の中間の大きさで、月とならべて論じるのにもつごうがよい（少し強引ではあるけれども）。
　では、月と水星はそれぞれどんな特徴をもった天体なのだろうか。
　また両者の間には、どんな類似点や相異点があるのだろうか。

　新しい大陸“月世界”へのチャレンジ

　月は地球から平均距離約三八万kmのところを、二七日半ほどの周期で公転している地球の衛星である。
　しかしその大ささや性質をみると、月は惑星の仲間とみなしても、少しもおかしくはないのである。
　太陽系の惑星の衛星は一般に、中心に位置する親惑星に対して、大きさの比率がきわめて小さい。
　たとえば木星の四大衛足（ガリレオ衛星ともいう）は、月や水星くらいの大きさをもっているか、この大きさの衛星でさえ、中心の木星に対する半径の比は三〇分の一から五〇分の一にすぎない。
　これよりも小さな衛星では、なおさら比率は小さくなる。
　それに比べると、月は半径一言二八』で、地球半径の四分の一強もあるのだ。
　あまりにも大きすぎるではないか。
　こんなわけで、地球と月の関係は二重惑星系とみてもよいことがおわかりいただけるだろう。
　さて月は、昔から人々の夢とロマンの対象であった。いつもきまって同じ形にみえる月面の模様は、うさぎや美女の姿に見立てられ、様々な神話や伝説が生まれた。
　また月の規則正しい満ち欠けのくり返しは、こよみに利用されるようになり、月は人々の生活になくてはならない存在にもなった。
　このような中で、月が科学的な探究の対象になりはじめたのは、ガリレオが天体望遠鏡を発明した一七世紀の初頭からであろう。
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　当のガリレオ自身、手製の望遠鏡を使って、大変な驚きとともに月を観察した。
　彼のえがいたスケッチには、半月状の月面に、大きなクレーターがくっきりと記されている。
　ガリレオ以後、望遠鏡の発達とともに月の観測は大いにすすみ、月面地形の分類と記載を主な目的とする、月面地理学（月理学）とよばれる分野が発展する。
　そして一九四六年には、望遠鏡観測にもとづくものとしては最大の、直径七・六mの大月面地図が、イギリスのＨ・ウィルキンスの手によって完成した。
　これはまさに、望遠鏡時代の月の観測の到達点を示すものであった。
　こうした歴史をへて二〇世紀後半の宇宙時代に入ると、月の観測と研究は新しい段階を迎え、飛躍的にすすむことになるが、それを支えてきたのは、やはり月探査機の発達だといってよいであろう。
　一九五七年のスプートニク1号以降における月探査は、急速なテンポですすめられていった。
　一九五九年九月にはルナ２号が月に命中、その1ヵ月後にはルナ3号が月の向こう側にまわりこんで、人類がこれまで見たことのなかった月の裏側を写真におさめた。
　その後一九六四年から米国のレインジャー7号〜9号による月面近接撮影。
　一九六六年のルナ9号とサーベイヤー1号の月面軟着陸、ルナ・オービター1号〜5号による月面高解像度撮影と矢つぎ早やにつづき、ついに一九六九年〜七二年のアポロ宇宙船による人間の月着陸が達成されたのであった。
　この月探査の歴史をより返ってみると、人類がかくも熱心に月に情熱をそそいできたその背景には、未知の世界をもっと深く知りたい、という人間にとっての根源的な探究心（知的好奇心）があったことは否定できないだろう。
　一連の月探査の頂点をきわめたアポロ計画は、米ソ冷戦時代の国家的威信をかけた政治的意味あいの強いものだったといわれる。
　それは確かにそうなのであるが、科学的な面からみれば、単なる政治的デモンストレーションだけのものではない重要な成果をもたらした、ということもきちんと評価しておかなければならない。
　そしてこの探査が、つづく惑星探査の発展の基礎固めとなっていったのである。
　思えば、マルロ・ボーロ（一二五四〜一三二四）が黄金の国ジパングを求めて東へ旅をつづけ、それに刺激をうけたクリストファー・コロンブス（一四四六？〜一五〇六）が今度は海路で西をめざし、アメリカ大陸に到達しかことが、大航海時代をもたらすことになったのだった。
　これになぞらえていえば、月は人類が地球の重力圈を抜け出して初めて到達した新大陸であり、月到着は来るべき宇宙大航海時代の幕開けをつげるものだったということができよう。

　これらクレーターや盆地の成因については、隕石衝突説（外因説）と火山説（内因説）の長い論争の歴史があったが、近年では衝突説が有力となり、論争はすでに決着がついたと考える人が多くなった。
　特にアポロ月探査によって、月の陸に角礫岩状の岩石が多く見つかったことや、衝突実験による研究がさかんになったことから、アポロ以後は衝突説が大勢を占めている。
　確かに衝突起源のクレーターが多いことは、否定できない事実であるが、多様なクレーターの性質をそれだけうまく説明できるかどうかは問題がある　と私は考えている。
　それはともかくとして、月の表面がどんな物質でできているかについても、いろいろな考えがあった。
　海と陸の輝き方のちがいは、物質（岩石）の化学組成の差を反映しているのだろう、というのが大方の意見であったが、この予想は、一九六九年から一九七二年にかけてのアポロ宇宙船（11〜17号、13号は除く）とルナ探査機（16号、20号、24号）による月面物質持ち帰りによって確かめられることになった。
　持ち帰られた月の物質は、大きくみると、火成岩の組織をもつ結晶質岩石、レゴリスとよばれる破砕物質、破砕物質が固まった角礫岩、の三つに分けられ、このうち結晶質岩石が本源的なものである。
　これらの物質の顕微鏡観察や化学分析の結果によると、まず海をつくる岩石は基本的に玄武岩質のものであることがわかった。
　玄武岩は鉄やマダネシウムが多く珪酸分の少ない黒っぽい岩石であり、月の海が反射能が低く暗くみえることとよく調和する。
　一方、陸の岩石は角礫岩が多く、それもバラエティがあって単純ではないが、その中に、カルシウムやアルミニウムに富む白っぽい斜長岩質の岩片が、多く含まれていた。
　このことから、陸の地殼は元々斜長岩のような岩石からできたのではないか、と考えられるようになった。
　陸が海よりも反射能が高く、明るく輝くのは、このためだったのである。
　さらに月の岩石は、放射性元素の壊変を利用した年代測定法によって、それがいつごろ生成したものかということも調べられた。
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　その結果を要約すれば、海の岩石の年代は三二億年上二八億年前、陸の岩石の年代は約四〇億年〜四五億年前で、陸のほうが明らかに古い年代を示している。
　この年代測定の結果は、月の歴史を組み立てるうえで重要な役割をもつことになるが、それについては第Ｈ章でのべることにしよう。
　月の岩石の研究からわかってきた重要なことは、まだたくさんあるが、その中で注目すべき一、二の点についてもふれておこう。
　月の全体的な化学組成は地球のマントル上部に似ており、鉄やマダネシウムに富んだ岩石からなることは確かだと思われる。
　ところが月の岩石は地球に比べると、ナトリウムやカリウムなどの揮発性元素（比較的低い温度で気体になりやすい元素）にとぼしく、反対にカルシウムなどの難揮発性元素（気体になりにくい元素）が多いのでる。
　このことは、月の起源という大きな問題にかかわってくる。
　月が地球から分かれたという分裂説や、月は地球と同時に同じ塵の雲から生まれたとする兄弟説などは、具合がわるそうだ。
　そこで一九八四年ごろから、アメリカの抖学者たちによって、巨大衝突説という新しい考えが唱えられはじめた。
　すなわち、原始地球に火星ほどの大きさの天体が衝突し、くだけ散った両天体のマントル物質が、地球のまわりで再び集積して月をつくった、というのである。
　こう考えれば、衝突による高温で蒸発した物質も多いだろうから、月に揮発性元素がとぼしいことなどがうまく説明できる、というわけである。
　巨大衝突説は近年人気が高まり、支持者がふえてきているが、いくつかの困難や矛盾点も指摘されて、まだ万人を納得させるだけの学説にはなっていない。
　これからの研究の進展を見まもることにしよう。
　さて、月の探査はアポロ以後長い閧休止状態がつづいていたが、最近になって復活のきざしが見えはじめてきた。
　一九九四年にアメリカの探査機クレメンタインが、また一九九八年にはルナ・プロスペクターが、それぞれ月を南北にまわる極軌道にのり、新しい成果をあげはじめたのである。
　その成果の一つとして注目されたものに、月の北極と南極の氷の発見がある。
　月の両極にあるクレーターの、太陽の光が永久にとどかない底の部分に、探査機からの電波観測などによって、水の氷が存在することがわかったという。
　この観測の正否についての最終確認はまだなされていないが、これが事実とすれば、その氷はどこから来たのか、という問題が出てくる。
　新しい探査はこうしてまた新しい謎を生み出すのだ。

　月に似て非なる水星の顔

　水星は太陽にもっとも近い惑星で、太陽からの距離は地球と太陽の平均距離の三分の一ほどしかない。
　つまり地球から見ると、金星よりもいっそう太陽に近いところをうろついているわけで観測できる時間も、日没後か日の出前の一〜二時間くらいに限られてしまうのである。

　しかしながら、いくら月に似ているとはいっても、やはり水星にはそれなりの個性があることもわがってきた。
　まず、月では明暸にみられた海と陸の坤形的な差が、水星ではあまりはっきりしない。
　月の海にあたるような平らな地域とクレーターの多い地域のちがいはあるものの、境界は漸移的である。
　また、表面の明るさ（反射能）も月とは異なっており、水星の平原地帯は月の高地の反射能に近く、クレーターの多い地域はもっと明るい。
　このちがいの原因は、月と同様に表面物質の組成のちがいにあるのかもしれないが、まだその情報がないのでよくわかっていない。
　水足では玄武岩質マグマの活動はおこらず、地殻全体が月の高地の物質に相当する斜長岩質の岩石でできているのではないか、という意見も出されてはいるのだが。
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　マリナー10号の撮影でもっとも注目をあびた地形は、カロリス盆地と名づけられた直径一三〇〇km（水星の直径の約四分の一）の大環状構造である。
　まだ半分以上が未撮影なのであまり確かなことはいえないが、盆地の原形は衝突でつくられ、のちに火山物質が内部を埋め立てて形成された、と考えている人が多い。
　このほか、水星全体が収縮したことを示すような逆断層（あるいは衝上断層）の地形も目立っており、今後のくわしい研究が望まれている。
　ところで、水星で大きな謎とされてきたものに、平均密度の異常な大きさがある。
　水星は月よりも少し大きい程度なのに、平均密度は五・三五g/cm3もあり、地球の平均密度（五・五二g/cm3）とほとんど同じなのだ。
　このことは、水星の内部に密度の高い物質がかなり多いことを意味し、鉄を主成分とした核があるならば、それは水星半径の七五％をこえる大きさであろうと見積もられている。
　このような水星の性質は、水星の誕生した場所が原始太陽系星雲の太陽に近い高温領域だったために、重い元素が多く集まっていて、それらが材料となって水星が生まれたことを示しているのではないか、と考えられる。
　しかしまた一方では、現在よりも大きく成長していた原始水星に別の天体が衝突して、原始水星のマントルが引きはがされた結果、相対的に核の大きな今の水星ができ上がったのだ、という月の巨大衝突説に似た仮説を唱える人も出てきている。
　さらに最近、水星についてのもう一つの謎が出てきた。
　一九九一年にプエルトリコのアレシボ天文台のレーダーなどで得られた水星の高解像度レーダー画像から、水星の極地に電波の反射率に非常に高い部分が発見された。
　それは火星の極冠の形によく似ており、水星の両極の永久に陰の部分に水の氷が存在する証拠ではないかと考えられるようになった。
　実は月の氷の発見も、この水星の例から予測されていたのであった。
　水星の氷は（もし本当だとすれば）、彗星のような氷天体の衝突によってもたらされたのだろう、と考えている人もあるが、それにしても、太陽に近い高温の領域にどうして存在するようになったのかは、大きな謎である。
　水星にはまだ一台の探査機しか近づいておらず、未知の部分がたくさん残されている。
　二一世祀には新しい探査機を送る構想も立てられているので、これからの計画実現に期待したいものだと思う。

　　　4　神秘と魅惑の世界・巨大惑星 top

　これまでは太陽系の内側にある惑星を見てきたが、次は太陽系外縁部の巨大惑星へと目を向けてみよう。
　しかしその前に、惑星の性質についての基本的なことをちょっと整理しておきたいと思う。

　では木星型惑星は、これまで親しんできた地球型惑星の仲間たちに比べて、どんな特色をもっているのだろうか。
　実に巨大惑星の世界には、私たちの感覚をはるかにこえた驚きがひそんでいるのである。

　巨大惑星へのグランドツアー

　木星型惑星はどれも、地球からはずいぶん遠い存在である。
　太陽系の距離を表すとき、私たちが日常的に使うメートル法では、とても間にあわないほど大きな数になってしまうので、よく「天文単位」（略号ＡＵ）という尺度をもちいる。
　一天文単位は地球と太陽の平均距離で、約一・五億kmに相当する。これからはわずらわしさをさけて、天文単位（ＡＵ）を使うことにしよう。
　そこで、各惑星が太陽からどれくらいの距離にあるかを調べてみると、木星五・二ＡＵ、土星九・六ＡＵ、天王星一九・二ＡＵ、海王星三〇・一ＡＵである。
　距離が遠いほど太陽をまわる時間も長くなることはいうまでもなく、各惑星の公転周期は木星約一二年、土星二九・五年、天王星八四年、そして海王星では一六五年にもなる。
　海王星の“一年間”は、何世代もかかってしまいそうな長さなのだ。
　木星型のグループのうち、木星と土星は肉眼でもよく見えるので古代から知られてきたが、天王星と海王星は望遠鏡でさえ観測するのはむずかしい。
　そのため、発見もようやく一八世紀以降になってからのことであった（序章一五ぺージ参照）。
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　そして、これらの惑星にかんする私たちの知識は、望遠鏡観測の時代にはごく限られたものでしかなく、やはり次への飛躍には、探査機の出現を待つはかなかったのである。
　しかしながら、木星型惑星の探査は、火星辛金星の探査に比べるとむずかしい面が多く、様々な困難がともなう。
　まず第一に距離が格段に遠く、到達するのに何年もかかってしまう。
　遠方の惑星をめざすほど強力なロケットも必要になる。
　しかも太陽から遠ざかる一方なので、太陽電池があまり役立だなくなり、探査機のために独自の電源がいることになる。
　実際こうした困難があったとはいえ、地球に近い惑星の次は、木星から先の惑星をめざそうという気運が高まってきていた。
　しかも一九八〇年代の初めには、太陽系の九つの惑星が九五度以内の角度の方向に集まることが予告されており（いわゆる“惑星直列”の時期であるが、各惑星がきちんと一列に並んだわけではない）、木星から先の惑星をわたり歩くように探を機を飛ばすには、絶好の機会が訪れつつあったのだ。
　こんなわけで、アポロ11号が月に到着した一九六九年ごろから、木星や土星を探査する計画がアメリカ航空宇宙局（ＮＡＳＡ）の手ですすめられ、それはまずパイオニア探査機で実現のはこびとなった。
　すなわち一九七二年三月にパイオニア10号が、その一年後の一九七三年四月にはパイオニア11号が打ち上げられた。
　10号は一九七三年一二月に又11号は一九七四年一二月にそれぞれ木星に接近し、初の木星近接撮影と観測を行った。
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　この時11号は木星をスイングバイ（接近した天体の重力を利用して探査機の進路を変えたり加速したりする航法）して飛行経路を大きく曲げ、速度も上げて土星へと向かい、一九七九年九月に首尾よく土星接近をはたしたのだった。
　パイオニア10号と11号はこうして、遠い惑星探査のまさにパイオニア（開拓者）となったわけである。

　壮大な一二年間におよよ太陽系の大航海は、こうして成功裡になしとげられた。
　この探査によって、遠い惑星の実像が初めて私たちの前にさらけ出され、人類の太陽系認識は格段に深まることになったのである。
　なお、巨大惑星の探査はボイジャー以後も言ついており、一九九五年末に木星に到着したガリレオ探査機は、木星をまわりながら多くの新しい観測成果をあげた。
　また二〇〇四年にはカッシーニ探査機が土星に到着する予定で、その成果が今から待たれている。

　惑星の王者木星と優美な土星

図1-17　木星（ボイジャー1号) （ＮＡＳＡ）

図1-18　土星（ボイジャー2号）（ＮＡＳＡ）

　では、パイオニアやボイジャーの探査で得られた成果をもとに、木星と土星の姿からみていくことにしよう。
　木星はいうまでもなく太陽系最大の惑星でその半径は地球の約一一倍、質量は地球の三一八倍もある（図1-17）。
　一方、優美な姿の土星はこれよりもすこし小さくて半径は地球の九倍余、質量は地球の約九五倍である（図1-18）。
　どちらも平均密度は低く、木星では一・三三g/cm3、土星ではたった〇・七〇g/cm3しかない。
　この土星の平均密度の低さはちょっと異常な感じで、水の密度よりも小さいわけだから、土星をプールにでもほうりこんだら、プカプカ浮いてしまうことになる。
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　木星と土星の平均密度はこんなにちがいがあるとはいえ、化学組成や構造のうえ二両者に本質的な差がそれほどあるわけではなく、この二つはよく似た惑足だといえる。
　木星と土星の本体の大部分は水素（Ｈ2）からなっており、これに少量のヘリウム（Ｈe）が混じっている。
　このような組成をもつ大型惑星では、内部にもぐっていくと、気体の水素は高圧で圧縮されて液体分子水素になり、さらに深いところでは、この液体分子水素が液体金属水素に転移するだろうということが、理論的に考えられていた。
　このことは、パイオニアやボイジャーの重力探査とその解析によって、かなり確からしくなってきたのである。
　探査結果にもとづくモデルによると、木星では、去層部の厚さ一〇〇〇kmほどの水素を主成部とする大気層の下に、気体水素から液体水素への漸移帯をへて厚い液体分子水素の海がひろがり、それは深さ二万kmまでつづく。
　この深さでの温度は一万℃以上、圧力は三〇〇万気圧にも達している。
　二万kmよりも深くなると、液体分子水素は液体金属水素となり、それは五万六〇〇〇kmの深さまでつづいて、液体金属水素の分厚いマントルを形成している。
　ここでいう金属水素とは、超高圧のもとで水素原子中の電子が遊離し、自由電子として流動できる状態になったもののことである。
　さらにこの下の中心部には、半径一万四〇〇〇kmほどの岩石質の核があると考えられている。
　このように、木星の内部はひとくちにいえば、ものすごい高温高圧状態にある水素の世界なのだ。
　水素は地球上のように一気圧のもとでは、マイナス二五二・八での超低温でないと液化しないことはご存知であろう。
　それが木星内部の高圧のもとでは、温度が高くても圧力の効果のほうがまさって液化してしまうのである。
　なんと、地球上での常識をこえた世界だろう。
　一方、土星の内部も基本的には木星と似ているが、土星の質量は木星よりもだいぶ小さいので、内部の圧力も木星ほどには大きくなく、液体分子水素が液体金属水素に変わる境界（三〇〇万気圧の場所）は、土星半径の半分にあたる約三万kmもの深さである。
　しかも液体金属水素の層の厚さは一万四〇〇〇kmくらいでだいぶ薄い。そしてこの下には氷や岩石からなる核が存在するものと考えられる。
　ところで、よく観察すれば気付くことであるが、木星と土星も、赤道方向にややふくらんだ（すこしひしゃげた）形をしている。
　しかもその自転は非常に速く、自転周期は木星で九時間五五分、土星で一〇時間三九分と大変短い。
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　木星や土星が巨大な液体水素のボールであることを考えると、この速い自転運動によって生ずる遠心力が強い重力にうち克って、赤道方向にふくらんだ形をつくり出していることは明らかである。
　さらにこの速い自転運動は、木星と土星の大気の運動にも影響をあたえ、雲の形や構造をも独特のものにしている。
　望遠鏡や探査機の画像で見る木星や土星の表面には、大気中に浮かぶ雲が赤道に平行に多くの縞模様をつくり出している。
　この模様は、明るく自い帯（ゾーン）と、暗く赤っぽい縞（ベルト）が交互に組み合わさったもので、前者はアンモニア（ＮＨ3）の氷晶からなる上層雲、後者は硫化水素アンモニウム（ＮＨ4ＳＨ）からなる中層雲である。
　この下には水滴と氷の下層雲があると考えられているが、表面からは見えない。
　雲がこのように東西方向に韭ぶのは、速い自転のために大気の流れに強い転向力（コリオリの力）がはたらくためだと考えられる。
　木星の赤道近くの帯と縞の境界では、秒速一〇〇mをこえる強い偏西風が吹いているし、土星ではもっとすごくて、赤道付近での偏西風の風速は秒速五〇〇m近くに達する。
　これはどの強風は地球上ではとても考えもおよばないものだ。
　ここで、木星の大赤斑を忘れるわけにはいかないだろう。
　大赤斑は木星の南緯二二度付近にあって、長さ二万六〇〇〇km、幅一万四〇〇〇kmにおよぶ巨大な目玉のような斑紋である。
　これは帯のアンモニアの雲よりももり上がった高圧部で、約六日の周期で反時計まわりに回転する渦巻き構造であることが、ボイジャーなどの観測で確かめられた。
　いわば地球上の台風のようなものであるが、その寿命は抜群に長く、観測がはじまって以来三〇〇年間消えたことがないのだ。
　どうしてこんなものができたのか、その成因はまだよくかっていない。
　それに、大赤斑の印象的な赤い色の正体も、まだ大きな謎である。
　木星や土星のはげしい大気の運動の一因が、速い自転運動にあることは確かだろうが、それだけでは十分説明できそうにないことも事実である。
　実は、両惑星とも、太陽から受けとる熱エネルギーの二倍以上のエネルギーが内部から放出されている。
　このことが、巨大惑星の大気（気象）現象の、地球とは異なる独自性を生み出しているのではないだろうか。
　なお、土星をもっとも魅力ある存在にしているあの美しい環や、木星と土星の数多くの衛星については、第三章でふれることにしたい。

　青く妖しい天王星と海王星

　木星や土星をこえたさらに遠方の冷たい領域に、天王星と海王星がある。
　この二つの惑星は、木星型惑星のグループに入れられてはいるか、その性質は木星や土星とすこし異なっている。
　まず大きさはどちらも木星や土星の半分ほど、地球の四倍くらいで、ほとんど双子のような感じである。
　平均密度は天王星が一・二七g/立方cm、海王星が一・六四g/立方cmで、海王星のほうがやや高い。
　また、この両惑星を望遠鏡でのぞくと青緑色に見えることも、木星や土星とは異なる特徴である。
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　その原因はこの惑星の大気中にメタン（ＣＨ4）が含まれているためで、メタンは太陽光線の赤色光を吸収してしまうので、結果として青系統の光だけが反射されて青っぽく見えているわけである。
　これらのことからわかるように、木星型惑星をくわしくみると、木星と土星、天王星と海王星、という二つのグループに細分したほうがより適切だ、ということになりそうで、そのような考え方をとる研究者もいるくらいである。
　さて、天王星も海王星も、望遠鏡観測だけではかんじんなことはほとんどわからないままだったが、ボイジャー2号の観測によって具体的なことがかなり明らかになってきた。
　まず、両惑星の内部には、木星や土星にあるような液体分子水素や液体金属水素の厚い層はないらしい。
　実のところ、内部構造についてはまだいくつかの異論があって、確定したモデルはでき上かっていないけれども、木星や土星と大きく異なっていることは確かである。
　大まかにいえば、内部深くまで水素などの濃いガスがあり、中心に近いほど氷牛岩石の割合が多くなっているようである。
　海王星のほうが平均密度が高いのは、中心部に岩石質の物質がより多く存在するからではないかと考えられている。
　表層部をつくる水素を主成分とする大気には、ヘリウムやメタンなどが含まれている。
　また、大気圏の温度がかなり低いために、上層に浮かぶ雲はメタンの氷晶でできている。
　アンモニアの氷晶の雲などは、存在するとすれば下の方にあるかもしれない。
　天王星と海王星も、木星や土星ほどではないが、かなり速く自転している。
　その自転周期は天王星が一七時間一四分、海王星が一六時間七分であることがつきとめられた。
　この速い自転運動が大気の運動に影響をおよぼしていることは間違いないと思われるが、両惑星には、木星や土星にみられたような赤道方向に平行な雲の縞模様は目立っておらず、表面の様子は比較的単調である。
　しかしながら、東西方向の強い風があることは木星などに似ていて、ボイジャー2号の測定によると、天王星では南緯五〇度あたりに秒速二〇〇mをこえる強い西風が吹いていることがわかった。
　ところが意外なことに、海王星だけは他の木星型惑星とちがって東風が目立ち、南緯二〇度付近では秒速三〇〇mをこえる偏東風が吹いている。
　どうしてこんなちがいがあるのか、ふしぎなことである。
　また海王星では、内部から放出される熱エネルギーが、太陽から受けとるエネルギーを三倍近く上まわっており、このことが大気の活発な運動をうながしていると考えることができるが、天王星では内部エネルギーと外部エネルギーの収支はほぽつり合っているので、内部エネルギーの効果がどの程度あるのかはよくわからない。
　ものごとは単純にはいかないようだ。

　この原因についてもきちんとした説明はまだない。
　観測手段の進歩によって、惑星の謎は次々にとき明かされてきたが、まだ容易に解明できない謎も多く残されている。
　しかも新しい発見によって、また新しい謎がぞくぞくと生み出されてもいる。
　自然界の奥深さには驚くばかりだが、それだからこそ探究にも情熱がわいてこようというものである。