تور بزرگ ۲۰۲۱ هابل از سیاره‌های بیرونی منظومه‌ی شمسی کامل شد
تلسکوپ فضایی قدرتمند هابل، هرچند با مشکلات اما همچنان به گسترش اطلاعات بشر از کیهان ادامه می‌دهد و در سال ۲۰۲۱ هم توانست شگفتی‌های زیادی از جمله درباره‌ی سیاره‌های بیرونی منظومه‌ی شمسی ثبت کند که حالا بخشی از این یافته‌ها طی برنامه‌ی میراث جوی سیاره‌های بیرونی، منتشر شده است.
در اساطیر یونان باستان، ابتدا نژادی از غول‌ها به نام تیتان یا تایتان بر جهان حکومت می‌کردند. تایتان‌های باستانی منظومه‌ی شمسی هم سیارات بیرونی آن هستند که شامل مشتری، زحل، اورانوس و نپتون می‌شوند.
در مقایسه با این غول‌ها، سیارات درونی، یعنی عطارد، ناهید، زمین و مریخ که در نزدیکی خورشید گرم شده‌اند، سنگ‌ریزه به‌نظر می‌رسند. هیولاهای بخش بیرونی منظومه‌ی شمسی که از ۷۸۰ میلیون تا ۴٫۵ میلیارد کیلومتر امتداد دارند، به همان اندازه که مرموز هستند، آن‌قدر از خورشید دورند که آب در آن‌ها فورا به یخ جامد تبدیل می‌شود. این غول‌های گازی، همگی جو چرخشی عمیقی دارند که بیشتر آن از عناصر اولیه تشکیل شده‌اند و در حقیقت این سیارات سطح جامد ندارند.
در دهه‌های ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰ میلادی، ناسا «پایونیر ۱۰» (Pioneer 10) و «پایونیر ۱۱» و همچنین «وویجر ۱» (Voyager 1) و «وویجر ۲» برای نخستین بار سفری طولانی را به منظومه‌ی شمسی بیرونی انجام دادند. این کاوشگرها عکس‌های نزدیک خیره‌کننده‌ای از این جهان‌های بسیار پیچیده به بشریت نشان دادند.
در دهه‌ی ۱۹۹۰ میلادی اما تلسکوپ فضایی هابل فعالیت خود را آغاز کرد تا چیزهایی را کشف کند که این مسافران میان‌سیاره‌ای از انجام آن ناتوان بودند. از آن زمان هابل هر سال تغییرات جو چرخان و رنگارنگ مشتری، طوفان‌های فصلی که در اورانوس و زحل روی می‌دهند و یک نقطه‌ی تاریک سرگردان که در نپتون پیدا و پنهان می‌شود را رصد می‌کند.
به‌عنوان هواشناس منظومه‌ی شمسی، نظارت فوق‌العاده دقیق هابل از این غول‌های باشکوه به اخترشناسان بینش خوبی درباره‌ی یک زیبابین همیشه متغیر از آب‌وهوای جهان‌های دیگر می‌دهد.
تلسکوپ فضایی هابل که توسط ناسا و آژانس فضایی اروپا اداره می‌شود، امسال هم از زاویه دید خود که کیلومترها بالاتر از زمین است، تور بزرگ خود را تکمیل کرده است و تصاویر واضحی ثبت کرده که مکمل مشاهدات فعلی و گذشته‌ی فضاپیماهای میان‌سیاره‌ای است. اینجا قلمرو سیارات غول‌پیکر، مشتری و زحل و اورانوس و نپتون است که تا ۳۰ برابر فاصله‌ی میان زمین و خورشید گسترش یافته است.
برخلاف سیارات سنگی مانند زمین و مریخ که نزدیک به گرمای خورشید قرار گرفته‌اند، این جهان‌های دوردست عمدتا از سوپ‌های گازی سرد هیدروژن، هلیوم، آمونیاک، متان و آب عمیق در اطراف یک هسته‌ی چگال، فشرده و به شدت داغ شکل گرفته‌اند.
اگرچه فضاپیماهای رباتیک در طول ۵۰ سال گذشته تصاویری از بازدیدهای خود از این چهار سیاره‌ی عظیم به زمین فرستاده‌اند، اما جو چرخان و رنگارنگ آن‌ها دائما در حال تغییر است. بنابراین با وجود تصاویر نزدیکی که فضاپیماهای رباتیک از این سیاره‌ها ارسال می‌کنند، هابل پیوسته از این جهان‌های دور باردید می‌کند تا شگفتی‌های تازه‌ای را آشکار کند و بینش تازه‌ای از آب‌وهوای سرکش آن‌ها که توسط نیروهای پویای هنوز ناشناخته در زیر ابرها شکل می‌گیرد، ارائه می‌دهد.
تلسکوپ فضایی هابل در مدار زمین
Credit: NASA
عکس‌های هابل از سیارات بیرونی، تغییرات شدید و ظریفی را که به‌سرعت در این جهان‌های دور روی می‌دهند، نشان می‌دهد. نمای شفاف این رصدخانه‌ی فضایی، اطلاعاتی درباره‌ی الگوهای آب‌وهوایی و فصل‌های جذاب و پویا در این غول‌های گازی فراهم می‌کند و به اخترشناسان امکان می‌دهد تا دلایل بسیار مشابه و همچنین بسیار متفاوت تغییر جو در آن‌ها را بررسی کنند.
این تصاویر هابل بخشی از نقشه‌های سالانه‌ی هر سیاره است که به‌عنوان بخشی از برنامه‌ی «میراث جوی سیاره‌های بیرونی» (Outer Planets Atmospheres Legacy) یا «اُپال» (OPAL) گرفته شده است. این برنامه نماهای سالانه و سراسری از سیارات خارجی منظومه‌ی شمسی را برای کاوش تغییرات در طوفان‌ها، بادها و ابرهای آن‌ها ارائه می‌دهد.
دو عامل طول عمر هابل و نقطه‌ی دید منحصربه‌فرد آن به منجمان فرصتی ویژه برای بررسی سالانه‌ی سیارات بیرونی داده است. داده‌های علمی برنامه‌ی اُپال همچنین می‌توانند بسیار فراتر از منظومه‌ی شمسی ما در مطالعه‌ی اتمسفر سیاره‌هایی که به دور ستارگانی غیر از خورشید می‌چرخند، مؤثر باشند.
سیاره‌ی مشتری
سیاره‌ی مشتری از نگاه هابل در سال ۲۰۲۱
تصاویر امسال هابل از مشتری، چشم‌انداز دائما در حال تغییر جو آشفته‌ی آن را دنبال می‌کند؛ جایی که چندین طوفان جدید خود را نشان می‌دهند و سرعت تغییرات رنگ در نزدیکی خط استوای سیاره، همچنان پژوهشگران را شگفت‌زده می‌کند. عکس هابل در ۴ سپتامبر (۱۳ شهریور) جو پر فرازونشیب این سیاره‌ی غول‌پیکر را به نمایش می‌گذارد.
منطقه‌ی استوای سیاره در مقایسه با قسمت‌های تاریک قبلی برای مدت طولانی‌تری به رنگ نارنجی عمیق باقی مانده است. در حالی که چند سالی است که خط استوا از ظاهر سنتی سفید و بژ خود تغییر کرده است، دانشمندان از یافتن رنگ نارنجی پررنگ‌تر در تصویربرداری اخیر هابل شگفت‌زده شدند، زیرا انتظار داشتند که این منطقه همچنان لایه‌ی مه مایل به قرمز خود را از دست بدهد.
همچنین درست بالای خط استوای مشتری، پژوهشگران به نمایان شدن چندین طوفان جدید که در دوران وویجر به آن‌ها «بارج» (Barges) گفته می‌شد، اشاره کردند. این سلول‌های قرمز دراز را می‌توان به‌عنوان گردابه‌های سیلیکونی تعبیر کرد که از نظر ظاهری متفاوت هستند. در حالی که برخی از طوفان‌ها کاملا مشخص و واضح هستند، برخی جلوه‌ای دیگر تار و مه‌آلود دارند. این تفاوت در ظاهر به دلیل ویژگی‌های درون ابرهای گردابه‌ها ایجاد شده است.
«ایمی سایمون» (Amy Simon) از مرکز پروازهای فضایی گادرد ناسا گفت: «هر بار که داده‌های جدیدی دریافت می‌کنیم، کیفیت تصویر و جزئیات در ویژگی‌های ابری همیشه مرا غافلگیر می‌کند. وقتی به مشتری نگاه می‌کنم، می‌توانم ساختارهای ابری را در بارج‌ها یا در نوار سرخ پایین آن ببینم که به وضوح بسیار عمیق‌تر هستند. ما ساختارهای زیاد و تغییرات عمقی عمودی را در اینجا می‌بینیم.»
پژوهشگران همچنین خاطرنشان می‌کنند که یک ویژگی به نام «لکه‌ی سرخ کوچک» (Red Spot Junior) در زیر لکه‌ی سرخ بزرگ، جایی که هابل به‌تازگی افزایش سرعت بادها را شناسایی کرده است، هنوز هم رنگ بژ تیره‌تری دارد و با رشته‌ای از طوفان‌های سفید پادچرخند به جنوب سیاره پیوند می‌خورد.
زحل
سیاره‌ی زحل از نگاه هابل در سال ۲۰۲۱
نگاه جدید هابل به زحل در ۱۲ سپتامبر (۲۱ سپتامبر) تغییرات رنگی سریع و شدید نوارهای نیمکره‌ی شمالی سیاره را نشان می‌دهد، جایی که اکنون اوایل پاییز است.
نوارهای سیاره در رصدهای هابل در سال‌های ۲۰۱۹ و ۲۰۲۰ متفاوت بوده‌اند. به‌طرزی قابل توجه، طوفان شش ضلعی نمادین زحل که برای نخستین بار در سال ۱۹۸۱ توسط فضاپیمای وویجر ۲ کشف شد، در سال ۲۰۲۰ به سختی قابل تشخیص بود اما دوباره در سال ۲۰۲۱ به وضوح دیده می‌شود.
تصویر هابل از زحل، این سیاره را پس از فصل زمستان در نیمکره‌ی جنوبی به تصویر می‌کشد که در رنگ مایل به آبی مشهود است. در گذشته هم هابل به محققان امکان داده بود تا تغییرات فصلی نیمکره‌ی شمالی را از نزدیک دنبال کنند.
«مایکل وانگ» (Michael Wong) از دانشگاه کالیفرنیا برکلی گفت: «این کاری است که ما می‌توانیم با هابل به بهترین شکل انجام دهیم. با وضوح بالای هابل، می‌توانیم مواردی را که نوارها واقعا تغییر می‌کنند، به دقت شناسایی کنیم. اگر بخواهیم با یک تلسکوپ زمینی به این پدیده نگاه کنیم، با توجه به تار شدن تصویر توسط جو زمین، برخی تغییرات را از دست می‌دهیم و هیچ چیز از زمین نمی‌تواند به وضوح تصویر هابل در نور مرئی باشد.»
اورانوس
سیاره‌ی اورانوس از نگاه هابل در سال ۲۰۲۱
نمایی که هابل ۲۵ اکتبر (۳ آبان) از اورانوس ثبت کرده است، پوشش قطبی درخشان این سیاره را در کانون توجه قرار می‌دهد. در نیمکره‌ی شمالی سیاره فصل بهار است و به‌نظر می‌رسد که افزایش تابش فرابنفش خورشیدی جذب شده، باعث درخشندگی ناحیه‌ی قطبی شده است.
پژوهشگران در حال مطالعه‌ی این موضوع هستند که کلاهک قطبی درخشان چگونه بر اثر تغیرات در غلظت گاز متان در جو، ویژگی‌های ذرات مه و همچنین الگوهای جریان جوی اثر می‌پذیرد. عجیب این است که حتی با روشن‌تر شدن کلاهک جوی، جنوبی‌ترین مرز واضح در همان عرض جغرافیایی ثابت می‌ماند. این پدیده در طول مشاهدات چندین سال گذشته اپال ثابت بوده است و شاید علت آن یک جریان جت باشد که در عرض جغرافیایی ۴۳ درجه، مانع ایجاد می‌کند.
نپتون
سیاره‌ی نپتون از نگاه هابل در سال ۲۰۲۱
با مشاهداتی که در ۷ سپتامبر (۱۶ شهریور) از این سیاره انجام شد، محققان دریافتند که نقطه‌ی تاریک نپتون که اخیرا کشف شده مسیر خود را از حرکت به سمت استوا معکوس کرده است، همچنان در نیمکره‌ی شمالی تاریک سیاره دیده می‌شود. همچنین یک دایره‌ی تاریک و کشیده‌ی قابل توجه وجود دارد که قطب جنوب نپتون را دربر می‌گیرد.
رنگ آبی نپتون و اورانوس نتیجه‌ی جذب نور سرخ توسط اتمسفر غنی از متان سیارات است، همراه با همان فرآیند پراکندگی رایلی (Rayleigh Scattering) که باعث آبی شدن آسمان زمین می‌شود. در سال ۲۰۲۱ چند ابر روشن هم روی نپتون دیده می‌شود و آبی متمایز آن با یک نقطه‌ی تاریک بزرگ یکتا، بسیار یادآور چیزی است که وویجر ۲ در سال ۱۹۸۹ میلادی دید.
تلسکوپ کهنه‌کار هابل که این روزها با توجه به یک مشکل نرم‌افزاری در حالت خواب قرار دارد، سال‌هاست که چشم بشر را به دور و نزدیک کیهان باز کرده است و ناسا و آژانس فضایی اروپا امیدوارند که با وجود مشکلات ایجاد شده، تا میانه‌ی دهه‌ی آینده همچنان به فعالیت خود ادامه دهد.
همچنان که متخصصان برای طولانی‌تر کردن عمر هابل تلاش می‌کند، تلسکوپ تازه‌نفس جیمز وب هم قرار است به‌زودی راهی آسمان شود تا طی روندی طولانی و پیچیده در مدار خود مستقر شود و نگاه تازه‌ای را فراروی بشریت بگشاید.
عکس‌ها: سیارات بیرونی منظومه‌ی شمسی از نگاه هابل در سال ۲۰۲۱
Credit: NASA, ESA, Amy Simon (NASA-GSFC), Michael H. Wong (UC Berkeley). Joseph DePasquale (STScI)
منبع: SciTechDaily
