تصویری از مشتری و چهار قمر بزرگ آن. (اعتبار تصویر: مارک گارلیک/کتابخانه عکس علمی/گتی ایماژ)

ستاره‌شناسان شفق‌های قطبی جدیدی را بر فراز چهار قمر بزرگ مشتری: آیو، اروپا، گانیمد و کالیستو کشف کرده‌اند که در طول‌موج‌های مرئی قابل مشاهده است. شفق‌های قطبی جدید با جزئیات بیشتری ترکیب اتمسفر نازک این قمرهای مشتری را نشان می‌دهند، از جمله آثاری از اکسیژن و سدیم، اما تنها حداقل بخار آب.

این تیم در حالی که قمرها را در سایه مشتری، بزرگترین سیاره منظومه شمسی، با استفاده از طیف‌سنج اشل با وضوح بالا رصدخانه کک (HIRES) و همچنین طیف‌نگارهای با وضوح بالا در تلسکوپ دوچشمی بزرگ و رصدخانه آپاچی، این اکتشاف را مشاهده کردند.

استفاده از سایه مشتری به عنوان سایه‌بان به دانشمندان این امکان را می‌دهد که شفق‌های ضعیف ناشی از میدان مغناطیسی قدرتمند مشتری را بدون غلبه بر نور درخشان خورشید مشاهده کنند که از سطح قمرهای گالیله‌ای منعکس می شود که در سال 1600 کشف شد.

نویسنده اصلی مقالهای که یافته های تیم را مستند می‌کند و پروفسور مؤسسه فناوری کالیفرنیا، کاترین دی کلیر، در بیانیه‌ای گفت: «این مشاهدات دشوار هستند، زیرا در سایه مشتری، قمرها تقریباً نامرئی هستند». نور ساطع شده از شفقهای ضعیف آنها تنها تأییدی است که ما حتی تلسکوپ را در مکان مناسبی نشانه گرفته‌ایم.

چهار قمر گالیله همگی دارای شفق‌های اکسیژنی هستند که در آسمان بالای زمین در اطراف قطب‌های سیاره ما دیده می‌شود. با این حال، از آنجایی که گازهای قمرهای مشتری بسیار نازک‌تر از زمین هستند، این شفق‌های قطبی به رنگ قرمز تیره می‌درخشند تا درخشش سبز آشنا که روی زمین دیده می‌شود.

در قمرهای اروپا و گانیمید که بزرگ‌ترین قمر منظومه شمسی و بزرگ‌تر از سیاره عطارد است، شفق‌های اکسیژن نیز در طول‌موج‌های فروسرخ، درست خارج از انتهای قرمز طیف الکترومغناطیسی، قابل مشاهده هستند و بنابراین نمی‌توان آنها را با چشم انسان دید. این اولین بار است که این پدیده خاص در جو یک جرم آسمانی غیر از سیاره خودمان دیده می‌شود.

شفق آیو راه راه با طیف گسترده‌ای از رنگها است که احتمالاً از این واقعیت ناشی می‌شود که این قمر مشتری فعال‌ترین جسم آتشفشانی در منظومه شمسی در نظر گرفته می‌شود. در نتیجه این آتشفشان شدید، توده‌های گاز و غبار از سطح آیو پرتاب می‌شوند و به ارتفاعات صدها کیلومتری می‌رسند.

این ستون‌ها حاوی نمکهایی مانند کلرید سدیم و کلرید پتاسیم هستند که تجزیه می‌شوند و رنگ‌های بیشتری در شفقهای آیو ایجاد می‌کنند. طیف رنگها شامل درخشش زرد مایل به نارنجی است که از سدیم می‌آید و شفق مادون قرمز ناشی از پتاسیم است که هرگز در هیچ جای دیگری شناسایی نشده است.

دکلیر در این بیانیه گفت: «درخشندگی رنگ‌های مختلف شفق به ما می‌گوید که جو این قمرها احتمالاً از چه چیزی تشکیل شده است. ما متوجه شدیم که اکسیژن مولکولی، درست مانند چیزی که در اینجا روی زمین تنفس می کنیم، احتمالاً سازنده اصلی جوهای یخی ماه است.

تصویر هنری از شفقهای اکسیژن در قمر مشتری، گانیمد، بزرگترین قمر منظومه شمسی، همانطور که از Maunakea در جزیره هاوایی با استفاده از تلسکوپهای دوقلوی رصدخانه کک مشاهده شد. (اعتبار تصویر: جولی اینگلیس/رصدخانه کک)

کمبود بخار آب

در حال حاضر، دانشمندان فکر می‌کنند که سه قمر گالیله‌ای که از مشتری، کالیستو، گانیمد و اروپا دورتر هستند، اقیانوس‌هایی از آب مایع را در زیر سطوح یخی ضخیم خود دارند. همچنین شواهدی وجود دارد که نشان می‌دهد آب در جو اروپا، که تصور می‌شود دو برابر زمین آب دارد، ممکن است از اقیانوس‌های زیرسطحی یا مخازن مایع درون پوسته یخی آن سرچشمه بگیرد.

مشاهدات این تیم تنها کمترین ردپایی از بخار آب را نشان داده است، نتیجه ای که ممکن است بر بحث‌های جاری در نجوم در مورد غنی بودن جو قمرهای مشتری از مولکول‌های آب تأثیر بگذارد.

عنوان میدان مغناطیسی مشتری به این معناست که درخشندگی شفق‌های قمرهای گالیله با چرخش غول گازی تغییر می‌کند. علاوه بر این، اتمسفر ماه واکنش نشان می‌دهد زیرا ماه‌ها در معرض نور گرم خورشید قرار نمی‌گیرند زیرا آنها در سایه این سیاره پرجرم می‌لغزند. این تیم توانست این تغییرات را مشاهده کند، بنابراین تصویر کاملتری از جو قمرهای گالیله ترسیم کرد.

کارل اشمیت، استاد نجوم دانشگاه بوستون و نویسنده اصلی مقاله دوم، گفت: “سدیم آیو در عرض 15 دقیقه پس از ورود به سایه مشتری بسیار ضعیف می‌شود، اما چند ساعت طول می‌کشد تا پس از بیرون آمدن و دریافت نور خورشید بهبود یابد.” “این ویژگی‌های جدید برای درک شیمی اتمسفر آیو واقعاً روشنگر است. این که گرفت‌های مشتری آزمایشی طبیعی برای یادگیری چگونگی تأثیر نور خورشید بر اتمسفر آن ارائه می‌دهد بسیار خوب است.”

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

New auroras detected on Jupiter’s four largest moons

By Robert Lea

https://www.space.com/auroras-jupiter-four-largest-moons