کشف راز شفق قطبی در سیاره مشتری - مجله استخدام جدید

دانشمندان از یک راز چند ده ساله درباره اینکه سیاره مشتری چگونه به طور منظم و مداوم، شفق های نوری پرتو ایکس تولید می کند پرده برداشته اند.

پرتو های ایکس بخشی از نور های مرئی و غیرمرئی آشکارشده در این سیاره بزرگ اند که در اثر برهمکنش ذرات یون باردار با اتمسفر این سیاره ایجاد می شوند.

پدیده ای مشابه در زمین هم رخ می دهد که در جریان آن، شفق شمالی ایجاد می شود - نور هایی مشهور به نام نور های شمالی- که طی ماه های سردتر سال، در شمالی ترین کشور های جهان دیده می شوند. اما شفق های ایجاد شده در مشتری از این لحاظ که صد ها گیگاوات انرژی آزاد می کنند، به مراتب از شفق های زمین قدرتمندترند.

انرژی آزاد شده از قطب های شمال و جنوب مشتری به قدری زیاد است که مقدار آن به طور خلاصه، برای تامین برق همه انسان ها کافیست.

یک گروه تحقیقاتی با همکاری دانشگاه کالج لندن (UCL) و آکادمی علوم چین در پکن بالاخره بعد از چهل سال کشف کرد که این شفق ها چگونه ایجاد می شوند.

دانشمندان دریافتند که ارتعاشات مداوم در خطوط میدان مغناطیسی مشتری (به بیان دیگر خطوط میدان مغناطیسی که این سیاره را با حلقه های عمودی از قطب شمال به جنوب احاطه کرده اند)، عامل ایجاد پرتو های ایکس اند.

این ارتعاشات، امواجی از پلناما - گاز های یوهمه شده- ایجاد می کنند، که ذرات سنگین یونی را به خطوط میدان مغناطیسی می فرستد که به اتمسفر این سیاره برخورد می کنند و مقادیر بزرگ انرژی را به شکل پرتو ایکس آزاد می کنند. طی مشاهدات دانشمندان، فوران های پرتو ایکس هر 27 دقیقه یکبار ایجاد شده اند.

ذرات باردار یون که به اتمسفر مشتری برخورد می کنند از گاز های آتشفشانی ناشی می شوند که از آتشفشان های بزرگ روی قمر آیو، یکی از 79 قمر مشتری به فضا وارد می شوند. این گاز یوهمه می شود - اتم های آن به دلیل برخورد با محیط مجاور آن در مشتری، از الکترون خالی می شوند - و حلقه ای از پلناما به شکل دونات پیرامون مشتری ایجاد می کند که با نام توروس پلنامای آیو شناخته می شود.

دکتر ویلیام دون از آزمایشگاه علوم فضایی مالارد در دانشگاه کالج لندن (UCL) می گوید: ما دهه ها سیاره مشتری را در حال تولید شفق پرتو ایکس مشاهده کرده ایم، اما نمی دانستیم این مسئله چطور رخ می دهد. ما فقط می دانستیم که این پدیده زمانی رخ می دهد که یون ها با اتمسفر این سیاره برخورد می کنند.

اینک ما می دانیم که این یون ها با امواج پلناما جابجا می شوند - با وجود آنکه فرایند مشابهی در شفق های قطبی سیاره خودمان زمین هم رخ می دهد این توضیحی است که تا به امروز مطرح نشده بود. از این رو این می تواند یک پدیده فراگیر باشد که در بسیاری از نواحی دیگر فضا هم وجود دارد.

محققان مشاهدات نمای نزدیک از محیط مشتری را با مقدار گیری های پرتو ایکس تلفیق کردند. این مشاهدات را فضاپیمای جونو ناسا (که از سال 2016 تا به امروز به دور مشتری، این بزرگ ترین سیاره منظومه شمسی در حال گردش است) انجام داده و مقدار گیری های پرتو ایکس را هم رصدخانه فضایی اشعه ایکس چند آیینه ای XMM نیوتن سازمان فضایی اروپا در مدار زمین ثبت کرده است.

این مشاهدات بی وقفه در یک بازه زمانی 26 ساعته انجام شدند. دانشمندان متوجه وجود یک همبستگی میان دو چیز شدند. میان امواج در پلنامایی که کاوشگر جونو شناسایی کرده بود از یک سو، و شراره های شفق قطبی پرتو ایکس در قطب شمال مشتری از سوی دیگر (که رصدخانه فضایی اشعه ایکس چند آیینه ای XMM نیوتن پیدا کرده بود.) پژوهشگران سپس از مدل سازی رایانه ای استفاده کردند تا تائید کنند که این امواج، ذرات یون سنگین را به سمت اتمسفر سیاره مشتری می فرستند.

پروفسور گراتسیلا براندواردی-رایمونت می گوید: پرتو های ایکس را معمولاً پدیده های بسیار قدرتمند و شدید از جمله سیاهچاله ها و ستاره های نوترونی ایجاد می کنند. از این رو این مسئله عجیب به نظر می رسد که سیارات هم چنین چیزی تولید کنند.

ما هرگز نمی توانیم سیاهچاله ها را مشاهده کنیم، زیرا آن ها دورتر از حد سفر های فضایی اند. اما مشتری در نزدیکی ماست. اینک ستاره شناسان با رسیدن کاوشگر جونو به مدار مشتری یک فرصت بی نظیر در اختیار دارند که از نزدیک، محیطی را مورد مطالعه قرار دهند که پرتو ایکس تولید می کند.

دلیل اینکه چرا خطوط میدان مغناطیسی مشتری به طور دائمی مرتعش می شود روشن نیست، اما نظریه هایی وجود دارد که بر اساس آن ها این ارتعاشات ممکن است با باد های خورشیدی یا عبور جریان پلنامای با سرعت بالا از مگنتوسفر (مغناطیس سپهر) این سیاره شکل گرفته باشند. مگنتوسفر ناحیه ای است که تحت سیطره این میدان مغناطیسی قرار گرفته است.

مگنتوسفر سیاره مشتری چیزی حدود بیست هزار مرتبه از مگنتوسفر زمین قدرتمندتر است. دکتر ژونگوا یائو می گوید که این فرایند های مشابه احتمالاً در زحل، اورانوس، نپتون و احتمالاً همچنین در سیارات فراخورشیدی هم رخ می دهند. این بررسی تازه در ژورنال ساینس ادونسز منتشر شده است.

منبع: ایندیپندنت

منبع: فرادید