مشتری: سیاره‌ای با ویژگی‌های منحصر‌به‌فرد
مشتری با اندازه عظیم، گازهای چرخان و نوارهای رنگارنگ خود، یکی از شگفت‌انگیزترین سیارات منظومه شمسی است. یکی از شاخص‌ترین ویژگی‌های این سیاره، لکه سرخ بزرگ است؛ طوفانی عظیم که برای قرن‌ها چهره‌ی مشتری را تعریف کرده است.
تا به امروز، بیشتر پژوهش‌ها بر خود این طوفان عظیم متمرکز بوده‌اند. اما مشاهدات اخیر، جزئیات تازه‌ای را درباره‌ی آنچه در بالای این گردباد معروف رخ می‌دهد، آشکار کرده است. این یافته‌ها نشان‌دهنده‌ی ساختارها و الگوهای پیش‌بینی‌نشده‌ای در جو فوقانی مشتری هستند.
مطالعه جدید درباره جو فوقانی مشتری
تیمی از پژوهشگران به سرپرستی هنریک ملین از دانشگاه لستر انگلستان، این بررسی را انجام داده‌اند. تمرکز آن‌ها بر منطقه‌ی بالای لکه سرخ بزرگ، دانش ما را درباره‌ی فعالیت‌های یونوسفری این سیاره‌ی غول‌پیکر گسترش داده است.
نقش تلسکوپ جیمز وب در کشف تازه
اخترشناسان برای بررسی بخش‌هایی از مشتری که تاکنون یکنواخت به نظر می‌رسیدند، از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) متعلق به ناسا، آژانس فضایی اروپا (ESA) و آژانس فضایی کانادا (CSA) استفاده کردند.
این تلسکوپ با قابلیت‌های فروسرخ خود، به دانشمندان اجازه داد تا جو فوقانی مشتری را با دقت بیشتری تحلیل کنند. تا پیش از این، تصور می‌شد که این منطقه تحت تأثیر نور خورشید قرار دارد و تقریباً یکنواخت است.
اما نتایج نشان داد که فاصله‌ی زیاد مشتری از خورشید – که باعث می‌شود فقط ۴٪ از نوری که به زمین می‌رسد به آن تابیده شود – مانع از شکل‌گیری فعالیت‌های پیچیده در ارتفاعات بالاتر نمی‌شود.
مشاهده الگوهای جدید در جو فوقانی
تیم پژوهشی با استفاده از ابزار NIRSpec تلسکوپ جیمز وب، منطقه‌ی بالای لکه سرخ بزرگ را هدف قرار داد. آن‌ها در این منطقه کمان‌های تاریک و نقاط درخشانی را شناسایی کردند که تاکنون در هیچ پژوهشی مستند نشده بود.
هنریک ملین در این باره می‌گوید:
“ما تصور می‌کردیم این منطقه کاملاً کسل‌کننده باشد، اما حالا می‌بینیم که به اندازه‌ی شفق‌های قطبی زمین – و شاید حتی بیشتر – جذاب و پیچیده است. مشتری همیشه ما را شگفت‌زده می‌کند.”
نقش امواج گرانشی در شکل‌گیری الگوهای جدید
اگرچه تابش خورشید در این منطقه تأثیرگذار است، اما دانشمندان به این نتیجه رسیده‌اند که عامل دیگری نیز در ایجاد این الگوها نقش دارد.
ملین توضیح می‌دهد:
“یکی از راه‌هایی که می‌تواند این ساختارها را تغییر دهد، امواج گرانشی است – مشابه امواجی که هنگام برخورد با ساحل، روی ماسه‌ها الگوهای مختلفی ایجاد می‌کنند.”
به گفته‌ی او، این امواج در جو پایینی و متلاطم مشتری – به‌ویژه اطراف لکه سرخ بزرگ – شکل می‌گیرند و به سمت ارتفاعات بالاتر حرکت می‌کنند. در این فرآیند، آن‌ها ساختار جو فوقانی و میزان انتشار نور از آن را تغییر می‌دهند.
اهمیت این کشف برای مطالعه جو زمین
این پدیده تنها مختص مشتری نیست. زمین نیز تحت تأثیر امواج گرانشی قرار دارد، اما تأثیر آن در سیاره‌ی ما بسیار ضعیف‌تر است.
تیم پژوهشی امیدوار است که با پیگیری حرکت این امواج در جو فوقانی مشتری، شناخت بهتری از تعادل انرژی در این منطقه به دست آورد. بررسی این تغییرات در طول زمان، به بهبود مدل‌های علمی درباره‌ی جو مشتری کمک خواهد کرد.
کشفیات تازه از لایه‌های فوقانی جو مشتری
تام استالارد، استاد نجوم سیاره‌ای در دانشگاه نورثامبریا، که از اعضای این پروژه است، توضیح می‌دهد:
“ما در گذشته تصور می‌کردیم که شفق‌های قطبی تنها بخش جذاب یونوسفر یک سیاره هستند، اما این تصاویر جدید نشان می‌دهند که این تصور اشتباه است.”
وی تأکید می‌کند که حتی فضاپیماهایی مانند “جونو” که مستقیماً به مشتری سفر کرده‌اند، حساسیت کافی برای ثبت این جزئیات را نداشته‌اند.
تصاویر به‌دست‌آمده از تلسکوپ جیمز وب، ساختارهایی را نشان می‌دهند که پیش‌تر، بیش از حد ضعیف بودند و قابل‌مشاهده با تجهیزات زمینی نبودند.
تأثیر این مطالعات بر ماموریت “Juice”
این یافته‌ها ممکن است در هدایت ماموریت “کاوشگر قمرهای یخی مشتری” (Juice)، که توسط آژانس فضایی اروپا (ESA) در ۱۴ آوریل ۲۰۲۳ پرتاب شد، مفید باشند.
این ماموریت برای مطالعه‌ی مشتری و سه قمر یخی آن – گانیمد، کالیستو و اروپا – طراحی شده است و هدف اصلی آن بررسی این اقمار به‌عنوان مکان‌های بالقوه برای حیات فرازمینی است.
اطلاعات به‌دست‌آمده از تلسکوپ جیمز وب، می‌توانند در اندازه‌گیری دقیق‌تر ساختارهای مغناطیسی و جوی مشتری توسط کاوشگر Juice نقش مهمی داشته باشند.
چرا این پژوهش اهمیت دارد؟
اگرچه میدان مغناطیسی مشتری بسیار قوی‌تر از زمین است، اما شباهت‌هایی در رفتار یونوسفرهای این دو سیاره دیده می‌شود.
تام استالارد در این باره می‌گوید:
“مشتری ظاهراً تفاوت‌های زیادی با زمین دارد، اما مطالعه‌ی آن می‌تواند اطلاعات ارزشمندی درباره‌ی سیاره‌ی خودمان نیز ارائه دهد. فرآیندهای فیزیکی مشابهی در هر دو سیاره جریان دارند، با این تفاوت که میدان مغناطیسی مشتری بسیار قوی‌تر و پیچیده‌تر است.”
بررسی این پدیده‌ها در مقیاسی بزرگ‌تر، به دانشمندان اجازه می‌دهد تا مدل‌های خود را آزمایش کنند و دید بهتری نسبت به جو زمین پیدا کنند.
نتیجه‌گیری: افق‌های جدید در مطالعه جو سیارات غول‌پیکر
با دقت فوق‌العاده‌ی تلسکوپ جیمز وب، دانشمندان لایه‌ای جدید از پیچیدگی را در مطالعه‌ی فعالیت‌های یونوسفری منظومه شمسی کشف کرده‌اند.
هر تصویر تازه‌ای که از مشتری ثبت می‌شود، نشان می‌دهد که هنوز داستان‌های ناشناخته‌ای در بالای این گردباد سرخ چرخان وجود دارند.
تمرکز کنونی پژوهش‌ها روی بررسی امواج جوی و ساختارهای آن‌ها است که ممکن است درس‌هایی ارزشمند برای مطالعه‌ی زمین و سایر سیارات غول‌پیکر ارائه دهد.
این تحقیق به‌طور کامل در ژورنال Nature Astronomy منتشر شده است.
