در سال ۱۳۹۵، یک انفجار قدرتمند از باد خورشیدی، میدان مغناطیسی سیاره مشتری را فشرده کرد. برای اولین‌بار، دانشمندان توانستند اثرات این پدیده را مشاهده کنند.
این فشردگی میدان مغناطیسی باعث ایجاد شفق‌های قطبی شدید در قطب‌های مشتری شد که در پی آن، جو بالایی این سیاره به شدت گرم شد. سپس این گرما به عرض‌های پایین‌تر نیز سرایت کرد.
این مطالعه به درک بهتر اثر باد خورشیدی بر سیاراتی مانند مشتری کمک می‌کند و همچنین دیدگاه‌های جدیدی درباره طوفان‌های خورشیدی ارائه می‌دهد که ممکن است بر فناوری‌های زمین مانند GPS و شبکه برق تأثیر بگذارند.
باد خورشیدی چیست و چه اتفاقی افتاد؟
خورشید به طور مداوم جریانی از ذرات باردار به نام “باد خورشیدی” را به سراسر منظومه شمسی می‌فرستد. شدت این باد می‌تواند تغییر کند و گاهی به صورت انفجارهای قدرتمند از خورشید بیرون می‌جهد. در دی ۱۳۹۵، یکی از این انفجارها با شدت زیاد به مشتری برخورد کرد و دانشمندان برای نخستین‌بار توانستند آن را مشاهده کنند.
دانشمندان دانشگاه ردینگ (Reading) در بریتانیا در تاریخ ۱۴ فروردین ۱۴۰۴ اعلام کردند که این انفجار، میدان مغناطیسی مشتری را فشرده کرده و منجر به ایجاد شفق‌های بسیار شدید شده است. این شفق‌ها باعث گرم شدن جو بالایی شدند و گرما به نواحی وسیعی گسترش یافت. دمای این نواحی به بیش از ۹۳۰ درجه فارنهایت (۵۰۰ درجه سانتی‌گراد) رسید، یعنی تقریباً ۱۷۰ درجه سانتی‌گراد بالاتر از مقدار معمول.
این یافته‌ها در مجله علمی Geophysical Research Letters در تاریخ ۱۴ فروردین ۱۴۰۴ منتشر شده است.
موج گرمایی مشتری: دنیای غول پیکر گازی در گرمای مرموز
جیمز اُدوناگو (James O’Donoghue)، نویسنده اصلی مقاله از دانشگاه ردینگ، گفت:
«تا پیش از این، هرگز واکنش مشتری به باد خورشیدی را ثبت نکرده بودیم. نحوه‌ای که این باد، جو مشتری را تغییر داد، بسیار شگفت‌آور بود. این اولین‌بار است که پدیده‌ای مشابه را در یکی از سیارات خارجی منظومه شمسی مشاهده می‌کنیم.»
اُدوناگو نخستین‌بار این موج گرمایی را که برای اولین‌بار روی مشتری دیده شده بود، در سال ۱۴۰۰ گزارش داد. این مشاهدات طیفی توسط تلسکوپ Keck II در مونا کیا، هاوایی و در دی ۱۳۹۵ انجام شد. در آن زمان، دانشمندان گمان می‌کردند که این گرما به دلیل گرم شدن جو بالایی از طریق شفق‌های شدید و ناشی از باد خورشیدی بوده است.
به‌تازگی، اُدوناگو و همکارانش شواهد جدیدی یافتند که این موج گرمایی را به برخورد قدرتمند باد خورشیدی پیوند می‌دهد. این شواهد از داده‌های میدان مغناطیسی مشتری توسط فضاپیمای Juno به دست آمده است. آن‌ها همچنین معتقدند این نوع پدیده‌های گرمایی ممکن است دو تا سه بار در ماه در مشتری رخ دهند.
دقیقاً چه اتفاقی در مشتری افتاد؟
به طور معمول، شفق‌های قوی مشتری در مناطق قطبی، انرژی زیادی را در جو بالایی ایجاد می‌کنند و این انرژی به‌تدریج به سمت استوا پخش می‌شود. اما در این رخداد، اثر شدیدتری بر جو بالایی سیاره مشاهده شد.
اُدوناگو توضیح داد:
«باد خورشیدی، میدان مغناطیسی مشتری را مانند یک توپ اسفنجی بزرگ فشرده کرد. این باعث شد ناحیه‌ای بسیار داغ به وجود آید که نیمی از سیاره را در بر می‌گیرد. قطر مشتری ۱۱ برابر قطر زمین است، بنابراین این ناحیه گرم‌شده واقعاً عظیم است.»
این فشردگی میدان مغناطیسی باعث شد فعالیت شفق‌های قطبی بسیار شدیدتر شود و جو بالایی سیاره گرم شود. سپس گازهای داغ منبسط شده و به سمت استوا حرکت کردند.
دانشمندان از مشاهده چنین گرمایش گسترده‌ای در سراسر مشتری شگفت‌زده شدند. پیش‌تر تصور می‌شد که بادهای شدید ناشی از چرخش سریع مشتری، گازهای داغ را در مناطق قطبی نگه می‌دارند. اما این کشف نشان می‌دهد که جو سیارات منظومه شمسی بیش از آنچه قبلاً تصور می‌شد، تحت تأثیر باد خورشیدی قرار می‌گیرند.
مقایسه مشتری با زمین و دیگر سیارات
اُدوناگو اظهار داشت:
«در یک دهه گذشته، مشتری، زحل و اورانوس را با جزئیات بیشتری بررسی کرده‌ایم. این سیارات غول‌پیکر برخلاف تصور پیشین، در برابر تأثیرات خورشید مقاوم نیستند – آن‌ها هم مانند زمین آسیب‌پذیرند. مشتری مانند یک آزمایشگاه عمل می‌کند که به ما امکان می‌دهد تأثیر خورشید بر سیارات را مطالعه کنیم. با مشاهده آنچه در مشتری رخ می‌دهد، می‌توانیم طوفان‌های خورشیدی را بهتر پیش‌بینی و درک کنیم؛ طوفان‌هایی که ممکن است GPS، ارتباطات و شبکه برق زمین را مختل کنند.»
متیو اوونز (Matthew Owens)، یکی از نویسندگان همکار از دانشگاه ردینگ، افزود:
«مدل ما برای باد خورشیدی، به‌درستی زمان وقوع اختلال در جو مشتری را پیش‌بینی کرده است. این موضوع به ما در بهبود دقت سیستم‌های پیش‌بینی کمک می‌کند، که برای محافظت از زمین در برابر آب‌وهوای فضایی خطرناک، حیاتی است.»
باد خورشیدی و تأثیر آن بر سیارات
باد خورشیدی از ذرات باردار – عمدتاً پروتون‌ها و الکترون‌ها – تشکیل شده که از خورشید خارج می‌شوند. این ذرات از لایه بیرونی خورشید به نام کرونا منشأ می‌گیرند.
سرعت، چگالی و دمای این ذرات بسته به نحوه آزاد شدن آن‌ها، متفاوت است. این ذرات هنگام خروج از خورشید، میدان مغناطیسی خورشید را نیز همراه خود می‌برند. از آنجا که خورشید هر ۲۷ روز یک‌بار می‌چرخد، می‌توان بادهای خورشیدی را همچون مارپیچ‌هایی در حال گسترش از خورشید تصور کرد.
میدان مغناطیسی یک سیاره، باد خورشیدی را در اطراف خود هدایت کرده و مانند سپری محافظ عمل می‌کند. اما برخی از ذرات باردار از نواحی قطبی وارد جو بالایی می‌شوند. آنجا با مولکول‌های گازی برخورد کرده و باعث تابش نور و تولید گرما می‌شوند. این برخوردها در زمین به صورت شفق‌های قطبی دیده می‌شود. در سیاراتی مانند مشتری، زحل و اورانوس نیز که جو دارند، این پدیده رخ می‌دهد.
