گردبادهای مشتری و قمری با ماگمای روان؛ کشفیات جدید فضاپیمای جونو ناسا شگفت‌انگیز است

ماموریت ناسا به سیاره مشتری، یافته‌های تازه‌ای درباره این سیاره غول‌پیکر و قمر آتشفشانی آن، “آیو” آشکار کرده است.

موجی از کشفیات جدید مأموریت جونو ناسا، ما را به زیر سطح قمر آتشفشانی مشتری، آیو، برده و همزمان نگاهی به دنیای گردبادهایی انداخته که در قطب شمال این سیاره به یکدیگر تنه می‌زنند.

جونو در سال ۱۳۹۵ به منظومه مشتری رسید، اما خرابی یکی از پیشران‌های آن باعث شد که در یک مدار قطبی و وسیع گرفتار شود؛ مداری که هر ۵۳ روز آن را به نزدیکی مشتری و قمرهایش می‌برد. با این حال، همین عبورها امکان گردآوری داده‌های ارزشمندی از جو مشتری، به‌ویژه در مناطق قطبی که تاکنون مطالعه دقیقی نشده بودند، فراهم کرده است.

در قطب شمال مشتری، لایه‌ای از مه‌ استراتوسفری وجود دارد که جونو اندازه‌گیری کرده و نشان داده است که دمای آن ۱۱ درجه سانتی‌گراد از محیط اطرافش سردتر است. در اطراف این لایه مه‌آلود، جت‌جریان‌هایی با سرعتی بیش از ۱۶۰ کیلومتر بر ساعت می‌وزند. در زیر مه، یک گردباد مرکزی بزرگ با قطر حدود ۳۰۰۰ کیلومتر قرار دارد که توسط هشت گردباد کوچکتر (بین ۲۴۰۰ تا ۲۸۰۰ کیلومتر قطر) احاطه شده‌اند — پدیده‌ای که هیچ مشابهی در زمین ندارد.

جونو از سال ۱۳۹۵ تاکنون، با استفاده از دوربین JunoCam و نقشه‌بردار فروسرخ Aurora (JIRAM)، حرکت این سیستم گردبادی را در نور مرئی و مادون قرمز (به شکل گرمای ساطع‌شده از لایه‌های عمیق‌تر جو) دنبال کرده است. این ابزارها نشان داده‌اند که هر یک از این هشت گردباد از طریق فرآیندی به نام “انحراف بتا” به سمت قطب حرکت می‌کنند — فرآیندی که در زمین نیز برای گردبادها رخ می‌دهد و ناشی از اثر کوریولیس بر الگوی چرخشی باد است. با این حال، در زمین، گردبادها هرگز به قطب‌ها نمی‌رسند، چراکه با نزدیک شدن به مناطق سرد و خشک قطبی، منبع گرما و رطوبت خود را از دست می‌دهند. اما در مشتری، دینامیک جو متفاوت است و این محدودیت وجود ندارد. با این حال، وقتی گردبادها به قطب می‌رسند، با هم برخورد می‌کنند.

یوهای کاسپی، یکی از پژوهشگران جونو از مؤسسه وایزمن در اسرائیل، می‌گوید:
«این نیروهای متقابل باعث می‌شوند گردبادها مانند فنرهای یک سیستم مکانیکی به یکدیگر ضربه بزنند. این برخوردها نه‌تنها پیکربندی کل سیستم را پایدار نگه می‌دارد، بلکه باعث نوسان گردبادها در اطراف موقعیت مرکزی‌شان می‌شود، در حالی که به‌آرامی در جهت عقربه‌های ساعت به دور قطب می‌چرخند.»

در همین حال، جونو در حال انجام عبورهای مکرر از کنار نزدیک‌ترین قمر مشتری، آیو — فعال‌ترین جرم آتشفشانی در منظومه شمسی — است.
در گذر جونو از آیو در ۷ دی ۱۴۰۳، فضاپیما شاهد قدرتمندترین فوران آتشفشانی ثبت‌شده در این قمر بود. وقتی جونو در ۲ مارس دوباره بازگشت، این آتشفشان همچنان در حال فعالیت بود و انتظار می‌رود در عبور بعدی جونو در ۱۷ اردیبهشت نیز فعال باقی بماند؛ این بار از فاصله ۸۹,۰۰۰ کیلومتری از سطح آیو.

اما چیزی که زیر سطح آیو قرار دارد، دانشمندان جونو را به وجد آورده است.
با ترکیب داده‌های رادیومتر مایکروویو جونو (MWR) با داده‌های مادون قرمز JIRAM، دانشمندان توانستند دمای زیر سطح آیو را اندازه‌گیری کنند که نشان‌دهنده وجود جریان‌های ماگمایی زیرزمینی بود.

شَنون براون از آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا می‌گوید:
«تیم علمی جونو عاشق ترکیب داده‌های مختلف از ابزارهای گوناگون است تا ببینیم چه چیزهایی می‌توان یاد گرفت. وقتی داده‌های MWR را با تصاویر مادون قرمز JIRAM ترکیب کردیم، شگفت‌زده شدیم: شواهدی از ماگمای هنوز گرم که زیر پوسته خنک‌شده آیو هنوز منجمد نشده است. در همه عرض‌ها و طول‌های جغرافیایی، جریان‌های گدازه در حال سرد شدن دیده می‌شد.»

پیش‌تر، جونو وجود یک اقیانوس بزرگ ماگما در زیر سطح آیو را رد کرده بود، اما این جریان‌های ماگمایی رو به بالا می‌توانند توضیح دهند که چگونه آتشفشان‌های آیو فعال باقی می‌مانند. تیم علمی تخمین می‌زند که حدود ۱۰٪ از زیر سطح آیو حاوی این جریان‌های در حال سرد شدن است، که اطلاعات بیشتری درباره نحوه انتقال حرارت از درون آیو به سطح آن فراهم می‌کند؛ فرآیندی که باعث می‌شود آیو مرتباً سطح خود را با جریان‌های گدازه تازه بازسازی کند.

براون می‌گوید:
«آتشفشان‌ها، دشت‌های گدازه‌ای و جریان‌های زیرزمینی آیو مانند رادیاتور خودرو عمل می‌کنند — به‌طور کارآمد گرما را از درون به سطح منتقل می‌کنند و خود را در خلأ فضا خنک می‌سازند.»

یافته‌های جدید جونو در تاریخ ۹ اردیبهشت در نشست عمومی اتحادیه علوم زمین اروپا در وین ارائه شد.