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日本惑星科学会誌Vol. 32, No. 2, 2023

みんなでふたたび木星へ，そして氷衛星へ その６～木星系氷衛星探査機JUICE，打ち上げ成功～

関根 康人1，齋藤 義文 2，藤本 正樹 2，JUICE-Japanチーム（要旨）木星系氷衛星探査計画J Upiter ICy mo ons Ex plorer—J U ICEとは，欧州宇宙機関（E S A）による初のLクラスミッションであり，日本もジュニアパートナーとして参加する．搭載された10の観測機器のうち4つの開発に日本も携わり，コミュニティとして初めて太陽系外惑星探査に乗り出す．去る2023 年 4月14日，J U ICE 探査機がアリアン5ロケットで打ちあがり，現在まで順調に航行・運用を続けている．本稿
では，これに至るまでの道のりを中心に，2030年代に盛り上がりを見せるであろう外惑星大型探査における日本の活路を含めて記す．

１. はじめに2023 年 4月14日， フランス領ギアナの 射 場 から，J Upiter ICy mo ons Ex plorer — J U ICE 探査機

8 年後の2031年．2034 年には木星の衛星ガニメデの周回機となり，探査が終了する予定は12年後の2035年である．J U ICE のような外側太 陽系の大 型探 査
では，次世代を意識しなければならない．

を載せたアリアン5ロケットが打ちあがった（図１）．

打ち上げ後の時間だけでない．この探 査 計画がロケットはたちまち熱帯特有の低く垂れこめた雲にヨーロッパで提案され，日本が関わるようになったの吸い込まれたが，その雲の切れ間から，時折まっすは今から20 年近くも前のことである．

ぐに飛んでいくロケットの炎が見え隠れした．

以下，J U ICE 打ち上げにあたり，どのようにしてJ U ICEには日本からも200 名近い科学者が参加

J U ICE 探査が生まれ，日本がこれに関わってきたのしており，日本の惑星科学のコミュニティとして，巨かといった話を続けたい． さらには，今後の太陽系大ガス惑 星と氷 衛星の科学に船出する．J U ICE 探

大型探査における日本の立ち位置についても思うま

査機には，日本が国際共同で開発に関わった4つのまに述べていきたい．

観測装置（電波・プラズマ波動観測器（R PW I），プラズマ環境観測パッケージ（PE P），レーダー高度計（GA L A），サブミリ波分光計（SW I））も，他の6つの装置に加えて搭載されている[ 1]．

２. EJSM—ラプラス計画
ご存知の方も多いと思うが，JUICEの原型になっ科学者がコミュニティとして計画に参加する意義

た の は，2005年 前 後 に 構 想 されて い た「エウロパは，次世代を育成することにある．コミュニティとし木星 系探 査計画（EJSM：Europa Jupiter Systemて参加すれば，当然ながら次世代が生まれる．新しMission）—ラプラス（Laplace）計画」である[2]（図2）．

い学問領域も，日本の強みも，そのコミュニティのなEJS M に始まりJ U ICEに続く，この木星系探査かに生まれうる．J U ICE 探査機が木星系に着くのはへの日本の関わりの源流は，2006 年 4月に日本側に

1.東京工業大学 地球生命研究所
2.宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究所
sekine@elsi.j

ヨーロッパから一通の連絡があったことに行きつく．
EJS Mの欧州側代表者と会ってみないかという連絡で，会ってみると日本もEJS Mに加わらないかというみんなでふたたび木星へ，そして氷衛星へ その６ ～木星系氷衛星探査機 JU ICE，打ち上げ成功～／関根，他

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図2： 2000年代に議論されたエウロパ木星系探査計画（EJSM）．
（画像提供：NASA）

図1： 打ち上げ2日前，フランス領ギアナの発射台に設置されたアリアン5ロケット．
内部にはJUICE探査機が搭載されている．
（画像提供：齋藤義文）

で話が進み出した．実現すれば，NA S Aがエウロパを，E S Aがガニメデをそれぞれ精査し，JA X Aが木星磁気圏全体を探査するという，3 機衛星体制での同時観測という夢の計画となっていた[ 3]．今から17話であった．
日本は当時，本 格的な太陽系探 査の緒に就いた年前のことである．
しかし，EJS Mに突如として終わりが訪れた．

ばかりであった．はやぶさ初号機によるイトカワ探査2010 年，NA S Aは予算 不足のためEJS Mから手でもトラブルに見舞われ，実績という意味では欧 米を引いてしまったのである．アメリカという国民性なに対して遥かに見劣りした．のか，ソフトマネー中心の社会のためなのか，アメリ

現 在もそうであるが， 日本 の立 場 から見 れ ば，E S AやNA S Aは圧倒的な巨人であり，いわば坂の上

カでは資金があれば猛烈な勢いで物事が進むが，それがなくなれば嘘のように人がいなくなる．の雲である．そのような巨人に対して，対等の立場の一方，E S Aは梯子を外された．計画を白紙に戻す協力関係を作るというのは力関係からありうることこともありえた．しかし，結局，木星衛星ガニメデのではなかった．

探 査の意義価値に立ち戻り，単 独の木星系氷衛星

実は，EJS Mに際し日本にも声がかかった仕掛け探査計画J U ICEとして再出発したのである．単独のは，日欧は水星探査計画「ベピコロンボ」でよい関係

J U ICEとなったことで，エウロパのフライバイ探 査を作れていたことにある．90 年代から始まった「ベピも，積極的にJ U ICEに含めることができた．軌道計

コロンボ」の協力関係の中で，日本の科学面での実画を練り直すなかで，虎の子ともいえるエウロパへの力を信頼してもらっていたという伏 線があり，日本2回の近接観測を入れ込み，最新鋭の観測機器でエが 期待できるパートナーという印象を残せたことがウロパの生命可能性を調べることも可能となった．

EJS Mにつながった．

このような状況においても，ヨーロッパが木星系かくして，EJS Mのなかでも「ベピコロンボ」と同探査を諦めなかったのは，欧州の国民性もあるに相様に，日本が木星磁気圏観測衛星を作るという方向違ない．ヨーロッパの石造りの城塞や大聖堂は世代

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日本惑星科学会誌Vol. 32, No. 2, 2023を超えて構築される．時が経ち，その実用的な役割パ・クリッパーと名付けた[4]．アメリカらしく，巨費がを全うした後も，それらは都市の象徴となり，子供た付いたことで探 査機の開発 が恐ろしい勢いで進んちに無言で語りかける詩となる．ヨーロッパは堅牢なだ．エウロパ・クリッパーの打ち上げ予定は来年2024

ものを，世代を超えてでも作っていくことが，もはや年であるが，強力なロケットのおかげでJ U ICEを追文化のレベルにまで濃 厚に沁みついているといってい抜かし，木 星 系到着はJ U ICEより1年以 上早く，いい．大げさに言えば，欧州にはサグラダ・ファミリア

エウロパの観測も先に行う．結局，EJS Mは形を変えを作ろうとする国民性があり，そういった文化を持つたものの，当初の想定に近いNA S Aによるエウロパ人たちがする探査が J U ICEだともいえる．

探 査とE S Aによるガニメデ 探 査をほぼ同時 期に行

さて，日本はどうしたか．当初のように日本独自のうというものに落ち着いた．

木 星磁気圏探 査機を続けられなくなった．しかし，爆発力でフロンティアを切り開くアメリカと，重厚搭載しようとしていたプラズマ観測装置や質量分析で堅実な大事業をなすヨーロッパ．どちらも2000人計を，J U ICE 探 査機 本体に搭載させるべく関係者規模の科学者が参加する．

が 働きかけた．月探 査 衛星「かぐや」や「はやぶさ」

そこに日本の200 名近い科学者も参加する．日本でのレーザー高度計と，地球観測で実績をあげつつの科学コミュニティにとって，J U ICEとは何なのか．

あったサブミリ波分光計もこれに加わった．

外側太陽系探査における，日本ならではの活路はど

３. JUICEとエウロパ・クリッパー
新たに船出したJ U ICEも，順風満帆というわけにはいかなかった．

こにあるのか．

４. JUICE-JapanのサイエンスE S Aが主導するJ U ICE全体の科学目標は，「 巨大AT H E NA宇宙 望遠 鏡など強 力な大 型計画と競ガス惑星周りの生命生存可能性（ハビタビリティ）の争しつつ，これに勝ち抜きE S Aで予算を獲得したの調査と特徴づけ」とされ，そのための木星系氷衛星は2012 年である．E S Aで初のLクラス（大型クラス）の総合探査を行う[ 5]．最大の目標は，木星系最大のの探査として選定された．

衛星であるガニメデの地下海の特 徴づけにある．ガ

ここ数年は，新型コロナが計画に大きく影を落とニメデの周回機となり，内部構造や表面物質を明らした．各観測機器は日本を含めた複数の国のあいだかにしていく（図3）．その中で日本として，この中でどでの共同開発で作られたため，科学者の往来が制限のような独自のサイエンスと強みを発揮できるだろう

されることは計画の遂行にとって死活問題であった．

か．

それでも，ようやく探査機は完成し，2023 年 4月フまずは，惑星形成論があるだろう．

ランス領ギアナから打ち上げられたのは，機器開発周知のように，日本は林忠四郎以来，惑星形成論に関わった全ての関係者の努力のお陰である．太陽において世界をリードしてきた冠たる実 績 がある．

光パネルの展開なども乗り越え，現在探査機は順調

今から20 年前の惑星形成論の大問題の１つは，木に航行を続けている．

星や土星をいかに早く作るかということであった[6]．

一方，2010 年 に EJS Mの 撤 退を決 めたアメリカ

地球の数倍程度の質量の原始惑星が，円盤ガスのだった が，2013 年 になって突 如としてエウロパ 探散逸より前に形成しなければ，巨大ガス惑星はでき

査 の 予 算 が 復 活した．これ は，2012 年 に 正 式 にないのである．円盤ガスは原始太陽の形成から1000J U ICEが E S Aに選定されたことと無縁でなかろう．

万年かそれ以内で散逸することを考えると，特に土以下は邪推だが，NA S Aとしては，J U ICEにエウロ星を現在の位置に作るのは難しいとされた．

パ探査の第一成果を持っていかれたくなかったのか

一方，最近では，この風潮が一見，真逆のようにもしれない．フロンティア開拓で形成した国家らしいなっている．木星は原始太陽の形成の後，極めて短といえば，いかにもそれらしい．

時間でできたのではないかともいわれ始めているの

NA S Aはこの新しい予算で作る探査機に，エウロである．隕石中に見られる太陽系初期の同位体二分

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合し，土星氷衛星エンセラダスの地下海の化学や水環境を明らかにしてきた[ 10]．この後，アメリカの複数研究グループが地下海洋の化学を始めたが，熱力学平衡を仮定した理論に留まっている．日本は，理論だけでなく，室内実験や地球の熱水噴出孔探査を含めた実証を両輪としている点，世界にも類がない．ヨーロッパでは，氷衛星の海の化学に関する研究グループはまだ生まれておらず，J U ICEによる氷衛星表面物質から，地下海の化学や生命に迫るという点に関しては，日本が主導できるだろう．
最後の強みとして，木星系磁気圏のサイエンスも挙げられよう．
木星は極めてダイナミックな惑星であり，大気のみならず，強力な磁場も高速で回転している．この強力
図3： JUICE探査機が精査する木星衛星ガニメデ．古く暗い領域と新しく明るい領域に二分されている．
（画像提供：NASA）な磁場が，太陽風を始めとする木星周辺のプラズマを加速する．加速されたプラズマは，木星大気に降り注いでオーロラとなるだけでなく，エウロパなど氷衛星の表面にも降り注いで化学反応—特に生命にとっ性を説明するためには，木星が原始太陽形成後 100て極めて重要な酸化 剤の生成 —を誘 発する．さら万年という短時間で誕生し，太陽系の内側と外側のに，木星氷衛星ガニメデは，固有磁場を持っている．

物質交換を遮断する必要があるらしい[ 7]．また，木小さな固有磁場をもつガニメデと巨大な木星磁気圏星や土星が形成した後に起きたであろう大移動を考との相互作用など，宇宙プラズマ物理にとって未開えれば，木星や土星も現在の位置で形成する必要も拓で豊かなフロンティアが広がっている．

ない．

ガニメデのような小さな衛星の磁気圏と木星の巨いったい，木星や土星は，太陽系のどこでどのよう大磁気圏の探 査に加えて，「べピコロンボ」による水にできたのであろうか．惑星形成理論は，急速な原星磁気圏，「あらせ」など地球磁気圏の理解を繋ぐこ

始木星の成長を助ける機構としてペブル集積理論をとで，惑星磁気圏と恒星プラズマとの相互作用につ提案した[8]．しかし，これはあくまで理論に過ぎないて，個別論を超えた，統一的な視点を獲得できよ

い．実証レベルまで，理解を高めるには観測が必要う．言わずもがな，このような視点は，今後さらなるとなる．例えば，ペブル集積で木星が形成した場合，隆盛期を迎えるだろう系外惑星の科学，特に惑星大ガリレオ衛星にその痕跡が残らないだろうか [ 9]．ペ

気や地表環境の理論に実証のスパイスを加え，日本

ブルで衛星ができた場合，集積熱は衛星表面のみに独自の強みにもつながるに違いない．

しか与えられず，内部は未分化のまま形成するのではないか．その後，放射性熱源で内部がじわじわ暖められた場合，ガニメデやカリストはどのような内部５. おわりに構造を呈するであろうか．惑星形成論が生まれ，「はEJS Mの後，日本からJ U ICEに参加すべきというやぶさ2」が成功した今の日本だからこそ，地球にとっ話が立ち上がった当初，周辺からの声は批判が大きて「水の送り手」と形容される木星を，太陽系全域をかった．日本のロケットで打ち上げるものこそが 本含む新しい視点で探査できよう．

物だとの意見が大半であった．しかし今では，海外別の日本の強みは，氷衛星の内部の海，その化学や生物学にもある．
日本ではいち早く惑星科学と地球化学が協力・融大型計画に参加すべし，チャンスをつかみ日本主導の計画で成果を出すべしとなっている．あるミッションが打ち上げまで17年かかるのは長すぎるのかもし132

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れない．しかし，このようなコミュニティの醸成を考[6] 生駒大洋ほか, 2000, 遊星人 9, 135.

えれば意味のある17年だったと言えるかもしれない．

[7] Kruijer, T. S. et al., 2019, Nature Astron. 4, 32.

事実，この17年がなければ，「 はやぶさ2」の視点から[8] Alibert, Y. et al., 2018, Nature Astron. 2, 873.

木星を眺めることはできなかった．

[9] Shibaike, Y. et al., 2019, ApJ 885, 79.

蛇足を承知で，日本が打ち上げる探査について述
べれば，2000年代以降，日本は欧米を坂の上の雲としてそれを目指すのではなく，別途，独自路線を切り開こうとしてきた．周知のように，「はやぶさ」シリーズやMMXのようなサンプルリターン探査がそれである．
確かに，日本という島国では，地震，火山，台風が，世界のどこよりも頻発する．結果，人々はかりそめの土地に，かりそめの木造建造物を建て生きるしかなかった．急な山間に棚田を造り，滝のような川に井堰を造り，小さくとも精巧に，自然と共存し，自然にチャレンジしてきた民族の末裔が我々である．
サンプルリターン探 査で如何なく発揮された日本固有の精巧さやチャレンジ性は，今後の日本が打ち上げる探査はもとより，日本単独ではできない外側
太 陽系探 査においても受け継がれなければならないだろう．
例えば，機器提供のみのJ U ICEの次，海外の外側太陽系探査に日本が小型機を提供できたらどうであろう．日本に強みのあるサイエンスが背後にあることが前提であるが，欧米の大型親機に対して，日本の精巧な小型機がチャレンジ性を請け負い，氷火山や氷の断層や地震，巨大ガス惑星の嵐のなか，あるいは地下海から吹き上げるプルームに迫ることができまいか．
J U ICEの打ち上げには，そんなことを夢見させてしまうような高々とした何かがあった気がする．

参考文献[1] JUICE-Japan公式ホームページhttps://juice.stp.
isas.jaxa.jp/[2] Blanc, M. et al., 2009, Experimental Astronomy
23, 849.
[3] Sasaki, S. et al., 2010, Trans. JSASS Aerospace
Tech. Japan 8, No. ists27, Tk_35.
[4] Howell, S. and Pappalardo, R. T., 2020, Nature
Comms. 11, 1311.
[5] Grasset, O. et al., 2013, Planet. Space Sci. 78, 1.

[10] Hsu, H.-W. et al., 2015, Nature 519, 207.