چگونه یک “طناب‌کشی” مغناطیسی با فوران‌های آتشفشانی آیو، شفق‌های قطبی مشتری را ایجاد می‌کند!!

شفق‌های مشتری – نورهایی که در اطراف قطبهای آن می‌رقصند – متمایزترین آنها در منظومه شمسی ما و بیش از هزار برابر درخشانتر از شفق زمین هستند. اکنون، یک مطالعه جدید تأیید می‌کند که این نورهای قطبی ماورایی از یک منبع منحصر به فرد می‌آیند: گدازه فضایی.

قمر مشتری آیو فعال‌ترین جهان از نظر آتشفشانی در منظومه شمسی است. جیمز اودونوگو ستاره‌شناس گفت که بیش از 400 آتشفشان فعال آن به طور منظم گدازه‌هایی را به ارتفاع دهها مایل پرتاب می‌کند که به مدار مشتری می‌افتد و به پلاسما تبدیل می‌شود: “سوپی از مواد دارای بار الکتریکی”.

پلاسمای تبدیل شده به گدازه فضایی سپس در میدان مغناطیسی قدرتمند مشتری جاروب می‌شود که آن را به قطبهای سیاره هدایت می‌کند. در آنجا، ذرات باردار الکتریکی با گازهای موجود در اتمسفر برای ایجاد نورهای شفق قطبی تعامل دارند. این نظریه برای دو دهه حاکم بود.

او دونوگو که اتمسفر بالای سیارات غول پیکر را در آژانس فضایی ژاپن مطالعه می‌کند، اما در مطالعه جدید شرکت نداشت، گفت: “این علم تقریباً ثابت بود.”

ماموریت جونو ناسا پس از رسیدن به سیاره غول‌پیکر در سال 2016 این نظریه را زیر سوال برد. فضاپیمای جستجوگر مشتری هیچ نشانه‌ای از جریان الکتریکی در قطبها پیدا نکرد.

اودونوگو گفت: «چند سالی است که در جامعه ما تلاش می‌شود تا بفهمیم چه اتفاقی دارد می‌افتد.

پژوهشی که ماه گذشته از دانشگاه لستر منتشر شد، نظریه اصلی را تایید می‌کند و آن را با یافته‌های جونو منطبق می‌کند. دانشمندان مشاهداتی را از تلسکوپ فضایی هابل که درخشندگی شفقهای مشتری را ترسیم کرده بود، جمع‌آوری کردند و آنها را با اندازه‌گیری‌های جونو از میدان مغناطیسی سیاره و جریان‌های الکتریکی مقایسه کردند که از آن عبور می‌کنند.

جاناتان نیکولز، ستاره‌شناس دانشگاه لستر که این مطالعه جدید را هدایت می‌کند، در بیانیه‌ای مطبوعاتی گفت: «وقتی دیدم ارتباط چقدر واضح است، نزدیک بود از صندلی خود بیفتم.

نتایج رابطه بین فوران‌های آتشفشانی آیو، جریان‌های الکتریکی در میدان مغناطیسی مشتری و شفق قطبی را تایید می‌کنند – اما اندازه‌گیری‌های جونو تصویر پیچیده‌تری را نسبت به نظریه اولیه ارائه می‌کنند.

گدازه‌های فضایی به دور مشتری می‌چرخند

این مطالعه، این فرآیند را به عنوان یک کشمکش بین میدان مغناطیسی مشتری و پلاسمای فضایی گدازه آیو توصیف می‌کند.

میدان مغناطیسی مشتری در ابتدا پلاسما را از سیاره دور می‌کند، اما همانطور که مواد دورتر می‌شوند، نمی‌توانند به اندازه کافی سریع به دور خود بچرخند تا فاصله را حفظ کنند.

در عوض، در امتداد خطوط میدان مغناطیسی مشتری حرکت می‌کند و به سمت قطب‌های سیاره برمی‌گردد و در جو فوقانی مشتری می‌چرخد.

تصویری از مکانیسم پشت “طناب‌کشی“ مشتری – چرخه جریان ظریفی که توسط چرخش سریع مشتری و آزاد شدن گوگرد و اکسیژن از آتشفشانهای قمر آن، آیو، هدایت می‌شود.

(Emma Bunce, Stanley Cowley, Jonathan Nichols/University of Leicester)

سیارات دیگری که به دور ستاره‌های دیگر می‌چرخند – بسیاری از آنها شبیه مشتری هستند – می‌توانند شفق‌های قطبی خود را داشته باشند. میدان مغناطیسی آنها می‌تواند به شیوه‌های مشابه مشتری رفتار کند.

ستاره‌شناسان شفق‌های قطبی را در هفت سیاره در منظومه شمسی خود رصد کرده‌اند. به نظر می‌رسد که آنها رایج هستند، اما مشتری تا حدی به لطف آتشفشان‌های آیو فوق‌العاده قدرتمند است.

جونو که هنوز در اطراف مشتری و قمرهایش در حال پرواز است، می‌تواند حتی اطلاعات بیشتری از شفقهای قطبی این سیاره به دانشمندان برساند.

همانطور که  اودونوگو می‌گوید، رابطه بین آتشفشانهای آیو و شفق قطبی مشتری “یکی از جذابترین جنبه‌های منظومه شمسی است.”

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

How a Magnetic ‘Tug-of-War’ With Io’s Volcanic Eruptions Creates Jupiter’s Auroras

MORGAN MCFALL-JOHNSEN, BUSINESS INSIDER 5 FEBRUARY 2022

https://www.sciencealert.com/a-magnetic-tug-of-war-drives-jupiter-s-fascinating-auroras