علماء الفلك يكشفون سر "أزمة الطاقة ' لكوكب المشتري

وعمل علماء الفضاء في جامعة ليستر مع زملائهم من وكالة الفضاء اليابانية (JAXA)، وجامعة بوسطن، ومركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا والمعهد الوطني لتكنولوجيا المعلومات والاتصالات (NICT) للكشف عن الآلية الكامنة وراء تسخين الغلاف الجوي لكوكب المشتري.

إقرأ المزيد

"هابل" يعثر على آثار للماء في الغلاف الجوي لقمر المشتري غانيميد

وباستخدام بيانات من مرصد كيك (Keck) في هاواي، أنشأ علماء الفلك الخريطة العالمية الأكثر تفصيلا للغلاف الجوي العلوي للعملاق الغازي، مؤكدين لأول مرة أن الشفق القطبي القوي لكوكب المشتري مسؤول عن توفير التدفئة على مستوى الكوكب.

وقال الدكتور جيمس أودونوغ وهو باحث في وكالة JAXA، أكمل درجة الدكتوراه في ليستر، والمؤلف الرئيسي لورقة البحث: "بدأنا أولا في محاولة إنشاء خريطة حرارة عالمية للغلاف الجوي العلوي لكوكب المشتري في جامعة ليستر. ولم تكن الإشارة ساطعة بما يكفي للكشف عن أي شيء خارج المناطق القطبية لكوكب المشتري في ذلك الوقت، ولكن من خلال الدروس المستفادة من هذا العمل، تمكنا من تأمين الوقت على واحد من أكبر التلسكوبات وأكثرها تنافسية على الأرض بعد بضع سنوات".

وأضاف: "باستخدام تلسكوب كيك، أنتجنا خرائط درجات حرارة بتفاصيل غير عادية. ووجدنا أن درجات الحرارة تبدأ عالية جدا داخل الشفق القطبي، كما هو متوقع من العمل السابق، ولكن يمكننا الآن ملاحظة أن الشفق القطبي للمشتري، على الرغم من احتلاله أقل من 10% من مساحة الكوكب، يبدو أنه يسخن كل شيء".

إقرأ المزيد

عالم فلك هاو يكتشف قمرا صغيرا حول أضخم كواكب المجموعة الشمسية

وشرح: "بدأ هذا البحث في ليستر واستمر في جامعة بوسطن ووكالة ناسا قبل أن ينتهي في وكالة JAXA في اليابان.و نجح المتعاونون من كل قارة معا في هذه الدراسة، جنبا إلى جنب مع بيانات من مركبة الفضاء جونو التابعة لناسا في مدار حول كوكب المشتري ومركبة هيساكي الفضائية التابعة لوكالة JAXA، وهي مرصد في الفضاء".

وتابع الدكتور توم ستالارد، من كلية الفيزياء وعلم الفلك بجامعة ليستر: "كان هناك لغز طويل الأمد للغاية في الغلاف الجوي الرقيق في أعلى كل كوكب عملاق داخل نظامنا الشمسي. ومع كل مهمة فضائية للمشتري، جنبا إلى جنب مع الملاحظات الأرضية، على مدار الخمسين عاما الماضية، قمنا بقياس درجات الحرارة الاستوائية شديدة الحرارة".

وأشار ستالارد: "تصف هذه الورقة كيف رسمنا خريطة لهذه المنطقة بتفاصيل غير مسبوقة وأظهرنا أنه في كوكب المشتري، يرتبط التسخين الاستوائي ارتباطا مباشرا بالتسخين الشفقي".

ويحدث الشفق القطبي عندما تُعلق الجسيمات المشحونة في المجال المغناطيسي للكوكب. وتدور هذه الجسيمات بشكل حلزوني على طول خطوط المجال باتجاه الأقطاب المغناطيسية للكوكب، وتصطدم بالذرات والجزيئات في الغلاف الجوي وتطلق الضوء والطاقة.

وعلى الأرض، يؤدي هذا إلى عرض الضوء المميز الذي يشكل "الشفق القطبي الشمالي" (Aurora Borealis) و"الشفق الجنوبي" (Aurora Australis). وفي كوكب المشتري، تؤدي المادة المنبعثة من قمره البركاني، آيو، إلى أقوى شفق قطبي في النظام الشمسي وتدفئة هائلة في المناطق القطبية من الكوكب.

وعلى الرغم من أن الشفق القطبي لجوفيان كان لفترة طويلة مرشحا رئيسيا لتسخين الغلاف الجوي للمشتري، إلا أن الملاحظات لم تكن قادرة على تأكيد أو نفي ذلك حتى الآن.

واعتمادا على كمية ضوء الشمس التي يتم تلقيها، يجب أن يكون متوسط ​​درجة الحرارة في الغلاف الجوي العلوي للمشتري أقل من 73 درجة مئوية. ومع ذلك، ترتفع القيمة المقاسة إلى حوالي 426 درجة مئوية. وكان مصدر هذه الحرارة الزائدة بعيد المنال لمدة 50 عاما، ما دفع العلماء إلى الإشارة إلى هذا التناقض على أنه "أزمة طاقة" على الكوكب.

وأنشأ الباحثون خمس خرائط حرارية الأكثر تفصيلا للغلاف الجوي العلوي لعملاق الغاز حتى الآن، بدرجات دقة مكانية مختلفة، حيث قام الفريق بمسح أكثر من 10 آلاف نقطة بيانات فردية.

وبعد تحليل مجموعة البيانات، اتضح أنه في المناطق المجاورة للمناطق التي لوحظ فيها الشفق، تصل درجة حرارة الغلاف الجوي إلى قيم عالية. وهذه المناطق، على الرغم من احتلالها لأقل من 10% من سطح كوكب المشتري، مسؤولة عن تسخين الكوكب برمته.

المصدر: ساينس ديلي