فضاپیمای جونو جزئیات شگفت‌انگیزی از سیاره‌ی مشتری آشکار کرد
یافته‌های جدید کاوشگر جونو ناسا که پیرامون سیاره‌ی مشتری می‌چرخد، تصویر کامل‌تر وشگفت‌انگیزی از ساختار ویژگی‌های جوی متمایز، رنگارنگ و عظیم این سیاره ارائه می‌دهد.
فضاپیمای جونو (Juno) که برای بررسی غول منظومه‌ی شمسی راهی این سیاره شده است، اکنون با داده‌های تازه سرنخ‌هایی درباره‌ی فرآیندهای دیده نشده در زیر ابرهای مشتری ارائه می‌دهد. این نتایج، عملکرد درونی کمربندها و ناحیه‌های ابرهایی که مشتری را احاطه کرده‌اند و همچنین طوفان‌های قطبی آن و حتی لکه‌ی سرخ بزرگ را با جزئیات زیادی توصیف می‌کنند.
پژوهشگران در مورد این اکتشافات تازه‌ی جونو از جو مشتری، چندین مقاله‌ی تازه در نشریات «ساینس» (Science) و «جئوفیزیکال ریسرچ: سیاره‌ها» (Journal of Geophysical Research: Planets) منتشر کرده‌اند و مقالات تکمیلی هم در دو شماره‌ی اخیر نشریه‌ی «جئوفیزیکال ریسرچ لترز» (Geophysical Research Letters) منتشر شده است.
«لوری گلیز» (Lori Glaze) مدیر بخش علوم سیاره‌ای ناسا گفت: «این مشاهدات جدید از جونو، گنجینه‌ای از اطلاعات تازه را درباره‌ی ویژگی‌های مرموز و قابل مشاهده‌ی مشتری باز می‌کند. هر مقاله جنبه‌های گوناگون فرآیندهای جوی سیاره‌ی مشتری را روشن می‌کند و این نمونه‌ای برجسته از تلاش تیم‌های علمی بین‌المللی است که درک ما را از منظومه‌ی شمسی افزایش می‌دهند.»
جونو در سال ۲۰۱۶ وارد مدار مشتری شد و تا کنون در طول هر یک از ۳۷ گذر فضاپیما از نزدیکی سیاره، مجموعه‌ای از ابزارهای تخصصی ابرهای متلاطم مشتری و دنیای زیر آن‌ها را کاوش کرده‌اند.
«اسکات بولتون» (Scott Bolton) پژوهشگر اصلی جونو از مؤسسه‌ی تحقیقاتی جنوب غربی و نویسنده‌ی اصلی مقاله‌ای در نشریه‌ی ساینس در مورد عمق گردابه‌های مشتری گفت: «پیش از این، جونو ما را با نشانه‌هایی غافلگیر کرد که نشان می‌داد پدیده‌های جوی مشتری عمیق‌تر از حد انتظار است. اکنون ما شروع به کنار هم قرار دادن همه‌ی این قطعات جداگانه از یافته‌های جونو کرده‌ایم تا اولین درک واقعی از شیوه‌ی عملکرد جو زیبا و خشن مشتری را به‌صورت سه‌بعدی داشته باشیم.»
«رادیومتر مایکروویو» (MWR) جونو به دانشمندان مأموریت امکان می‌دهد تا زیر ابرهای مشتری را بررسی کنند و ساختار طوفان‌های گردابه‌ای پرشمار آن را بکاوند. معروف‌ترین این طوفان‌ها پادچرخند (Anticyclone) عظیم معروف به «لکه‌ی سرخ بزرگ» (Great Red Spot) است. این لکه عرضی بیشتر از زمین دارد و از زمان کشف در حدود دو قرن پیش توجه دانشمندان را به خود جلب کرده است.
نتایج تازه نشان می‌دهد که طوفان‌ها یا چرخندهای مشتری در بالا گرم هستند و چگالی جوی کم‌تری دارند، در حالی که در پایین سردتر و دارای چگالی بالاتری هستند. اما پادچرخندها یا آنتی‌سایکلون‌ها که در جهت مخالف طوفان می‌چرخند، برعکس هستند و در بالا سردتر و در پایین گرم‌ترند.
مقایسه‌ی عمق و ابعاد لکه‌ی سرخ بزرگ مشتری با ابعاد زمین
Credit: JunoCam Image data: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS; JunoCam Image processing by Kevin M. Gill (CC BY); Earth Image: NASA
این یافته‌ها همچنین نشان می‌دهند که این طوفان‌ها بسیار مرتفع‌تر از حد انتظار هستند، برخی از آن‌ها تا ۱۰۰ کیلومتر زیر ابرها و برخی دیگر مانند لکه‌ی سرخ بزرگ بیش از ۳۵۰ کیلومتر زیر ابرها امتداد دارند. طبق این کشف شگفت‌انگیز، زیر عمقی که نور خورشید آن را گرم می‌کند، گردابه‌ها مناطقی را می‌پوشانند که در پشت آن‌ها آب متراکم می‌شود و ابرها شکل می‌گیرند.
ارتفاع و اندازه‌ی عظبم لکه‌ی سرخ بزرگ به این معنی است که تمرکز جرم جوی مشتری درون طوفان می‌تواند به‌طور بالقوه توسط ابزارهایی که میدان گرانشی مشتری را مطالعه می‌کنند، قابل تشخیص باشد. بدین ترتیب دو گذر نزدیک جونو بر فراز مشهورترین نقطه‌ی مشتری، فرصتی را برای جست‌وجوی امضای گرانشی طوفان و تکمیل نتایج MWR در عمق آن فراهم کرد.
هنگامی که جونو با سرعتی حدود ۲۰۹ هزار کیلومتر بر ساعت بر فراز ابرهای مشتری حرکت می‌کرد، دانشمندان با استفاده از آنتن ردیابی شبکه‌ی فضای دوردست ناسا از فاصله‌ی بیش از ۶۵۰ میلیون کیلومتری موفق شدند تغییرات سرعت به کوچکی ۰.۰۱ میلی‌متر بر ثانیه را اندازه بگیرند. این اندازه‌گیری دقیق به تیم پژوهشی امکان داد تا عمق لکه‌ی سرخ بزرگ را تا حدود ۵۰۰ کیلومتر زیر ابرها تعیین کنند.
«مرضیه پاریسی» (Marzia Parisi) دانشمند پروژه‌ی جونو از آزمایشگاه پیشرانش جت (JPL) ناسا و نویسنده‌ی اصلی مقاله‌ای درباره‌ی پروازهای گرانشی بر فراز لکه‌ی سرخ بزرگ گفت: «دقت لازم برای به‌دست آوردن میزان گرانش لکه‌ی سرخ بزرگ در طول پرواز جولای ۲۰۱۹ خیره‌کننده است. توانایی تکمیل یافته‌های MWR در عمق ابرها، به ما اطمینان زیادی می‌دهد که آزمایش‌های گرانشی آینده در مشتری هم نتایجی به همان اندازه جذاب به‌همراه خواهد داشت.»
فعالیت لکه‌ی سرخ بزرگ در مشتری
Credit: Gerald Eichstadt/Justin Cowart/NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS
کمربندها و ناحیه‌ها
مشتری علاوه بر طوفان‌ها و پادچرخندها، به‌خاطر کمربندها و ناحیه‌های متمایزش یعنی نوارهای سفید و قرمز از ابرها که به دور سیاره می‌چرخند، مشهور است. بادهای شدید شرقی-غربی که در جهت مخالف حرکت می‌کنند، نوارها را از هم جدا می‌کنند.
جونو قبلا کشف کرده بود که این بادها یا جریان‌های جت تا عمق حدود ۳۲۰۰ کیلومتری می‌رسند. پژوهشگران همچنان در تلاش برای حل معمای چگونگی شکل‌گیری این جریان‌های جت هستند. داده‌های جمع‌آوری شده توسط MWR جونو در طی گذرهای متعدد اما شاید یک سرنخ در این زمینه به‌دست بدهد: اینکه گاز آمونیاک جوی به‌طرز قابل توجهی همراه با جریان‌های مشاهده شده، بالا و پایین می‌رود.
«کرن دوئر» (Keren Duer) دانشجوی فارغ‌التحصیل مؤسسه‌ی ویزمن (Weizmann) و نویسنده‌ی اصلی مقاله‌ای درباره‌ی سلول‌های فرل-مانند مشتری، گفت: «با دنبال کردن آمونیاک، سلول‌های چرخشی را در هر دو نیمکره‌ی شمالی و جنوبی یافتیم که از نظر ما مانند سلول‌های فِرِل (Ferrel Cells) هستند که بیشتر تغییرات آب‌وهوایی را در سیاره‌ی زمین کنترل می‌کنند. در حالی که زمین در هر نیمکره یک سلول فرل دارد، مشتری هشت سلول دارد که هر کدام حداقل ۳۰ برابر بزرگ‌تر از نمونه‌های زمینی هستند.»
داده‌های MWR جونو همچنین نشان می‌دهد که کمربندها و ناحیه‌های مشتری حدود ۶۵ کیلومتر تا زیر ابرهای مشتری جابه‌جا می‌شوند. در عمق کم کمربندهای مشتری نسبت به ناحیه‌های آن، در طیف مایکروویو روشن‌تر هستند اما در سطوح عمیق‌تر، زیر ابرهای تشکیل‌شده از آب، موضوع برعکس و نشان‌دهنده‌ی شباهت به اقیانوس‌های زمین است.
جزئیات مشتری از نگاه تلسکوپ فضایی هابل؛ کمربندها و ناحیه‌های مشتری در این عکس به‌خوبی مشخص است.
Credit: NASA, ESA, A. Simon (Goddard Space Flight Center), and M. H. Wong (University of California, Berkeley) and the OPAL team
«لی فلچر» (Leigh Fletcher) دانشمند پروژه‌ی جونو از دانشگاه لستر در بریتانیا و نویسنده‌ی اصلی مقاله‌ای درباره‌ی مشاهدات مایکروویو در کمربندها و ناحیه‌های مشتری در نشریه‌ی ژئوفیزیکال ریسرچ هم گفت: «ما این سطح جداکننده را جُوی‌کلاین (Jovicline) یا پرده‌ی مشتری می‌نامیم که در قیاس با یک لایه‌ی انتقالی که در اقیانوس‌های زمین دیده می‌شود، معروف به ترموکلاین (Thermocline) یا پرده‌ی حرارتی نامگذاری شده است. در این لایه آب دریا از گرم بودن نسبی ناگهان به سردی تغییر می‌کند.»
چرخندهای قطبی
جونو قبلا چیدمان چندضلعی طوفان‌های چرخندی غول‌پیکر را در هر دو قطب مشتری کشف کرده بود، هشت چرخند در چیدمانی به شکل هشت ضلعی در شمال و پنج تا در الگوی پنج‌ضلعی در جنوب قرار گرفته‌اند. اکنون ۵ سال بعد، دانشمندان مأموریت با استفاده از مشاهدات ابزار «نقشه‌بردار شفق‌های قطبی فروسرخ مشتری» (JIRAM) جونو مشخص کرده‌اند که این پدیده‌های جوی بسیار سرسخت هستند و در همان مکان باقی مانده‌اند.
«الساندرا مورا» (Alessandro Mura) پژوهشگر جونو در مؤسسه‌ی ملی اخترفیزیک رم و نویسنده‌ی اصلی مقاله‌ای درباره‌ی نوسانات و پایداری در چرخندهای قطبی مشتری گفت: «گردبادهای مشتری بر حرکت یکدیگر اثر می‌گذارند و باعث می‌شوند تا در موقعیتی تعادلی در نوسان باشند. در طوفان‌های قطبی مشتری رفتار این نوسانات آهسته نشان می‌دهد که آن‌ها ریشه‌های عمیقی دارند.»
داده‌های JIRAM همچنین نشان می‌دهد که مانند طوفان‌های روی زمین، این طوفان‌ها می‌خواهند به سمت قطب حرکت کنند اما طوفان‌های واقع در مرکز هر قطب آن‌ها را به عقب می‌راند. این موضوع تعادل محل قرارگیری طوفان‌ها و شمار متفاوت آن‌ها را در هر قطب توضیح می‌دهند.
عکس کاور: سیاره‌ی مشتری در طیف نور مرئی (راست) و طیف فروسرخ (چپ)
Credit: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/NASA/ESA, M.H. Wong and I. de Pater (UC Berkeley) et al.
منبع: SciTechDaily
