دانشمندان در یک مطالعه جدید دریافتند “بحران انرژی” مشتری ناشی از شفق قطبی است

دانشمندان تصور می‌کنند که شفق قطبی می‌تواند پشت گرمایش مرموز مشتری باشد.

اعتبار تصویر:

1. O’Donoghue (JAXA)/Hubble/NASA/ESA/A. Simon/J. Schmidt

مشاهدات جدید نشان می دهد که “بحران انرژی” مرموز مشتری که ستاره‌شناسان را برای 50 سال گیج کرده است می‌تواند ناشی از شفق قطبی باشد.

از دیرباز مشخص شده است که بزرگترین سیاره منظومه شمسی با وجود فاصله زیاد از خورشید بسیار گرم است. مشتری بیش از 5 واحد نجومی یا فاصله خورشید و زمین از ما فاصله دارد.

بر اساس بیانیه ناسا، نور خورشید به قدری دور از خورشید است که قسمت فوقانی مشتری باید یخ زده باشد، دانشمندان تخمین می‌زنند که باید حدود 100- درجه فارنهایت (73 – درجه سانتی‌گراد) باشد. با این حال، دمای متوسط ​​در جو فوقانی مشتری 800 درجه فارنهایت (426 درجه سانتی‌گراد) تقریباً به اندازه سطح سیاره جهنمی ونوس است.

اکنون، یک مطالعه جدید نشان داده است که شفق‌های قطبی شدید این سیاره که از میدان مغناطیسی قوی این سیاره تغذیه می‌کنند، عامل افزایش دما هستند.

شفق قطبی پدیده‌های رایج در منظومه شمسی است که در سیاره‌هایی با میدان مغناطیسی قابل توجهی مانند زمین و مشتری رخ می‌دهد. (مریخ و زهره شفق قطبی خود را دارند، اما این نورها در آن سیارات به دلیل محیط مغناطیسی تکه تکه در آن مناطق متفاوت عمل می‌کنند.)

در دنیاهایی با میدان‌های مغناطیسی قوی مانند زمین و مشتری، شفق قطبی زمانی رخ می‌دهد که ذرات باردار الکتریکی در میدان مغناطیسی محبوس شده و به سمت قطب‌ها می‌پیچند. در مسیر قطبها، ذرات به اتمها و مولکولهای جو برخورد کرده و نور تولید می‌کنند.

نتیجه گرمایش شفق قطبی در مشتری، تا حدی از مشاهدات جدید فضاپیمای جونو ناسا ناشی می‌شود که برای مطالعه نزدیک این سیاره در داخل و خارج میدان تابشی شدید فرو می‌رود. موقعیت نزدیک جونو به دانشمندان اجازه می‌دهد تا حرارت جوی کره زمین را با جزئیات بی‌سابقه‌ای ردیابی کنند.

شفق‌ها گرم‌ترین مناطق هستند و تصویر نشان می‌دهد که چگونه گرما توسط بادهای دور شفق قطبی منتقل می‌شود و باعث گرم شدن در سطح سیاره می‌شود.

اعتبار تصویر:

1. O’Donoghue (JAXA)/Hubble/NASA/ESA/A. Simon/J. Schmidt

جیمز اودونوگو، نویسنده اصلی تحقیق، در بیانیه ای از رصدخانه کک گفت: برای کمک به ما در درک میزان سیل، ‌ساحل را تصور کنید: اگر جو داغ آب باشد، میدان مغناطیسی ترسیم شده توسط جونو خط ساحلی است و شفق قطبی اقیانوس است. ما متوجه شدیم که آب از اقیانوس خارج شده و سرزمین را سیل گرفته است و جونو فاش کرد که آن خط ساحلی کجاست.

این تیم از مشاهدات جونو و ماهواره هیساکی آژانس اکتشافات هوافضای ژاپن (JAXA) استفاده کردند که هر دو میدان مغناطیسی این سیاره را ردیابی کردند. آنها همچنین از داده‌های تلسکوپ Keck II استفاده کردند که نقشه‌های دما با وضوح بالا را ارائه می‌داد. این مشاهدات ترکیبی به دانشمندان اجازه داد تا شفق قطبی را در حال انتقال حرارت به سمت خط استوا مشتری مشاهده کنند. مشاهدات بلندمدت هیساکی از سال 2013 نیز اهمیت باد خورشیدی-جریان ثابت ذرات خورشید-را نشان می‌دهد که میدان مغناطیسی خود را به مشتری می‌رساند و احتمالاً شفق‌های مشاهده شده را افزایش می‌دهد.

اودونوگو، دانشمند فضایی سیاره‌ای در انستیتوی فضایی و فضانوردی JAXA، می‌افزاید: “این یک شانس محض بود که ما این رویداد احتمالی هدررفت گرما را ثبت کردیم.” “اگر مشتری را در شبی متفاوت، زمانی که فشار باد خورشیدی زیاد نبود مشاهده می‌کردیم، آن را از دست می‌دادیم.”

کک با استفاده از طیف‌نگار نزدیک به مادون قرمز، گرمای کره زمین را در دو جلسه رصد-در آوریل 2016 و ژانویه 2017-از مولکول‌های هیدروژن با بار الکتریکی هنگام حرکت از قطب‌های کره زمین به خط استوا ردیابی کرد. Keck II همچنین پیکربندی شده است تا وضوح تصویر خود را با اندازه‌گیری دمای بیشتر و فقط شامل مواردی با درجه اطمینان بالا نسبت به مقدار، بهبود بخشد. این کار سال‌ها به طول انجامید، اما نتیجه نقشه‌های جدید دما با بیش از 10000 نقطه داده جداگانه بود که در تلاشهای قبلی برای حل و فصل بسیار بهبود یافته است.

با این حال، دید با وضوح بالا نیز رمز و راز دیگری را نشان داد که هنوز حل نشده است.

“تام استالارد”، یکی از نویسندگان مقاله در دانشگاه لستر، در این باره می‌گوید: “ما همچنین منطقه‌ای عجیب و محلی گرمایش را در فاصله بسیار دور از شفق قطبی نشان دادیم.

بیانیه کک :”اگرچه ما نمی‌توانیم مطمئن باشیم این ویژگی چیست، اما من متقاعد شده‌ام که انتقال گرما است که از خط شفق قطبی به سمت استوا جریان می‌یابد.”

میدان مغناطیسی مشتری بسیار قوی‌تر از میدان زمین است. قمر آتشفشانی آیو مواد زیادی را از طریق فوران به منطقه می‌ریزد و ذرات زیادی را وارد جو مشتری می‌کند. اندازه زیاد مشتری و بادهای شدید نیز در نحوه گردش حرارت موجود از شفق قطبی در سراسر سیاره نقش دارند.

در حالی که گرم شدن توسط شفق قطبی ایده جدیدی نیست، دانشمندان تاکنون نتوانسته‌اند این فرضیه را تأیید کنند.

پیش از این، مدل‌هایی که جو فوقانی این سیاره را بررسی می‌کردند، نشان می‌دادند که هیچ باد شفق قطبی نمی‌تواند به خط استوا برسد. در عوض، این نظریه پیشنهاد می‌کند که بادها به دلیل چرخش سریع مشتری که تقریباً 10 ساعت طول می‌کشد و به دلیل عرض جغرافیایی کمی تغییر می‌کند و به سمت غرب رانده می‌شوند. مشاهدات جدید تفکر قدیمی را رد می‌کند و همچنین نشان می‌دهد که بادهای غربی ممکن است ضعیفتر از بادهای استوایی باشند که گرمای شفق قطبی را از بین می‌برد.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Jupiter ‘energy crisis’ caused by auroras, scientists find in new study

By Elizabeth Howell – Contributing Writer 

https://www.space.com/jupiter-auroras-cause-mystery-heating