مقدمه: شگفتیهای غول گازی منظومه شمسی
مشتری، غول گازی منظومه شمسی، نه تنها از نظر اندازه، بلکه در پدیدههای طبیعی نیز ما را شگفتزده میکند. هرچه دانشمندان بیشتر به این سیاره نزدیک میشوند، با حقایق جدیدی روبرو میشوند که تصورات ما را به چالش میکشد. یکی از جدیدترین و شگفتانگیزترین این رازها، مربوط به شفقهای قطبی فوقالعاده قدرتمند آن است. این پدیده نوری که در قطبهای مشتری میرقصد، اکنون دانشمندان را با یک معمای بزرگ درباره منبع انرژی خود روبرو کرده است.
شفقهای قطبی مشتری، که درخشانترین و قدرتمندترین نوع شفق در کل منظومه شمسی محسوب میشوند، منشأ کاملاً غیرمنتظرهای دارند. measurements جدید به دست آمده توسط کاوشگر جونو (Juno) ناسا، درک ما را از این پدیده کیهانی دگرگون کرده و نشان میدهد که فرآیند شکلگیری آن با چیزی که در زمین مشاهده میکنیم، تفاوتهای اساسی دارد.
قدرت بینظیر شفقهای مشتری
برای درک عظمت این پدیده، کافی است آن را با همتای زمینیاش مقایسه کنیم. شفقهای قطبی مشتری به طرز باورنکردنی قدرتمند و درخشان هستند. دادههای کاوشگر جونو نشان میدهند که جریان الکترونها در اتمسفر مشتری میتواند تا ۴۰۰ هزار الکترونولت انرژی داشته باشد. این مقدار، ۳۰ برابر بیشتر از انرژی بزرگترین شفقهایی است که در قطبهای زمین به ثبت رسیدهاند. اما قدرت این پدیده تنها به انرژی محدود نمیشود. از نظر درخشندگی نیز، شفقهای قطبی مشتری ده برابر درخشانتر از همتای زمینی خود هستند. این اعداد و ارقام نشان میدهند که با یک پدیده کاملاً منحصربهفرد و عظیم در مقیاس سیارهای روبرو هستیم.
تفاوتهای کلیدی: شفق مشتری در برابر شفق زمین
در سیاره ما، مکانیزم شکلگیری شفقهای قطبی به خوبی درک شده است. این فرآیند به صورت یک زنجیره منظم عمل میکند:
- میدان مغناطیسی زمین، ذرات باردار پرانرژی از خورشید (باد خورشیدی) را به سمت قطبهای شمالی و جنوبی هدایت میکند.
- این ذرات با سرعت بالا با گازهای موجود در اتمسفر فوقانی زمین (مانند اکسیژن و نیتروژن) برخورد میکنند.
- این برخورد، مولکولهای گاز را برانگیخته و باعث انتشار فوتونهای نور میشود.
- تجمع این فوتونها، منظره نورانی و چشمنوازی را که به آن شفق قطبی میگوییم، پدید میآورد.
اما در مشتری، داستان کاملاً متفاوت است. بری ماک، پژوهشگر دانشگاه جان هاپکینز، در این باره میگوید: «در مشتری، شفقهای قطبی توسط نوعی فرآیند شتاب آشفته (turbulent acceleration) ایجاد میشود که ما چیز زیادی از آن نمیدانیم.»
کشف منبع انرژی ناشناخته: فرآیند شتاب آشفته
ابزار کلیدی در این کشف، تشخیصدهنده ذرات انرژی (JEDI) بود. این ابزار که بر روی کاوشگر جونو نصب شده، سرعت ذرات حامل انرژی را که در فراز مشتری حرکت میکنند، با دقت بسیار بالایی ثبت کرد. این سرعتها به قدری بالا بودند که تنها چند ثانیه فرصت برای اندازهگیری وجود داشت، اما همین دادههای کوتاه به دانشمندان اجازه داد تا فرآیند مرتبط با انتشار شفق را به طور مستقیم مشاهده کنند.
بر اساس مشاهدات، جریان عظیم حاصل از پتانسیل الکتریکی در اتمسفر مشتری به سمت بینهایت حرکت میکند. این جریانهای الکتریکی عظیم، به جای حرکت یکنواخت، ناپایدار شده و به موجهای آشفته و تصادفی میشکنند. این امواج خود میتوانند الکترونها را به شدت شتاب دهند و این همان فرآیندی است که عامل پدید آمدن شفقهای فوقالعاده درخشان مشتری است. این مکانیزم کاملاً با فرآیند منظم و خطی در زمین متفاوت است و نشاندهنده پیچیدگیهای فیزیک سیارهای در غولهای گازی است.
اهمیت این کشف برای علم آینده
این کشف تنها یک یافته جدید نیست، بلکه یک تغییر پارادایم در درک ما از سیارات است. این موضوع نشان میدهد که چقدر مفروضات علمی ما میتواند نادرست باشد، بهویژه زمانی که بخواهیم فرآیندهای فیزیکی را خارج از سیاره خودمان پیشبینی کنیم. پیادهسازی مستقیم دانش فیزیکی زمین در فضا همیشه کارساز نیست و ما باید برای هر جهان، قوانین منحصربهفرد آن را کشف کنیم.
جاناتان نیکولز، استاد فیزیک دانشگاه لستر در بریتانیا، که در این تحقیقات نقشی نداشته، میگوید: «این برای من بسیار هیجانانگیز است، چرا که اکنون ما قادر خواهیم بود تحقیقات زیادی طراحی کنیم تا بفهمیم دقیقاً چه در حال رخ دادن است. به نظر نمیرسد این غول گازی به سادگی اسرار خود را برای ما فاش کند.» این یافتهها افقهای جدیدی از تحقیقات را روی میگذارند و به ما یادآوری میکنند که وقتی بتوانیم به پدیدههای فضایی نزدیکتر شویم، شگفتیهای بیپایانی در انتظار ما خواهد بود.
نتایج این تحقیقات مهم در مجله معتبر Nature به چاپ رسیده و مسیر جدیدی را برای مطالعه دینامیک سیارهای و شفقهای قطبی در سراسر منظومه شمسی هموار کرده است.
نظرات
0دیدگاه خود را ثبت کنید
برای ارسال نظر و مشارکت در گفتگو، لطفا وارد حساب کاربری خود شوید.