天文学者たちがモデルを調整し、おそらく期待も調整しなければならない事態の中で、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が遠方の巨大ガス惑星に水の氷の雲を発見した。マックス・プランク天文学研究所（MPIA）のエリザベス・マシューズ率いるこの発見は、どうやら私たちが思っていた以上に複雑な木星類似惑星、イプシロン・インディAbでなされた。

これは、単に太陽系外惑星を見つけることから、実際にそれらを理解するまでの長くゆっくりとした歩みにおける重要な一歩だ。1995年から2022年頃までの数十年間、間接的な方法による発見がゲームの全てだった。2022年のJWST打ち上げがそれを変え、詳細な大気研究を可能にしたが、異星人の芝生の看板を確認できるようになるには、まだ数台の望遠鏡が必要だろう。

筆頭著者のエリザベス・マシューズが適切な視点でこう述べている：「JWSTはついに、太陽系類似惑星を詳細に研究することを可能にしています。もし私たちが数光年離れた異星人で、太陽系を振り返って見ているとしたら、JWSTは木星を詳細に研究できる最初の望遠鏡でしょう。」もちろん、その含意は、地球を詳細に研究するにはまだ発明されていない技術が必要だということだ。それはおそらく、最善のことだろう。

真の木星類似惑星の研究は困難だった。最も簡単な方法は惑星が恒星の前を通過することを必要とするが、それは高温で恒星に近い巨大ガス惑星を好むからだ。マシューズのチームは、JWSTの中間赤外線装置MIRIを使用してイプシロン・インディAbを直接撮像することでこれを回避した。インディアン座の恒星イプシロン・インディAを公転するこの惑星は、質量が木星の7.6倍もある大柄なやつだが、直径は似ている。太陽から木星までの距離の約4倍離れた、やや冷たい恒星から公転しており、表面温度は200〜300ケルビン（-70〜+20℃）だ。これは木星の140Kよりも暖かく、形成時の残熱が数十億年かけてゆっくりと消散していく。

チームはMIRIのコロナグラフを使用して恒星の光を遮り、アンモニアに関連する波長のすぐ外側である11.3μmで画像を撮影した。これらを2024年に10.6μmで撮影した画像と比較することで、アンモニアレベルを推定できた。ここでMPIA製のハードウェアに敬意を表しておこう。

驚きは？木星の上層大気はアンモニアガスと雲が支配的だ。イプシロン・インディAbには多くのアンモニアガスがあると予想されていたが、雲はないと考えられていた。しかし、観測では予測よりも少ないアンモニアが示された。有力な説明は？地球の巻雲のような厚くまだらな水の氷の雲が邪魔をしているということだ。

これは天文学者にとって愉快な問題を提示している。彼らのコンピューターモデルは、シミュレーションが難しいため雲を無視して物事を単純化することが多いからだ。テキサス大学オースティン校の共同著者ジェームズ・マングは「素晴らしい問題だ」と呼び、JWSTがモデルが「捉え始めている」複雑さを明らかにしていると指摘した。

未来は最高の意味で曇っている。2026-2027年に打ち上げ予定のNASAのナンシー・グレース・ローマン宇宙望遠鏡（MPIAがパートナー）は、反射性の水の氷の雲を直接検出するのに優れているはずだ。一方、マシューズのチームは他の冷たい木星類似惑星を研究するため、さらなるJWST観測時間を求めている。究極の目標である地球型世界の研究と、いつの日か私たちが孤独ではないという兆候を探すための基盤を築くためだ。

この発見は、E. C. Matthewsらによって『アストロフィジカル・ジャーナル・レターズ』に発表された。関与したMPIAの研究者はエリザベス・マシューズとバヴェシュ・ラジプートで、ジェームズ・マングとキャロライン・モーリー（テキサス大学オースティン校）、アーリン・カーターとマチルド・マラン（宇宙望遠鏡科学研究所）らと協力している。