دانههای تیرهای شگفتانگیز در بالای جریان جت ششضلعیای که در قطب شمال سیارهی زحل میچرخد ظاهر شدهاند. پژوهشگران احتمال میدهند این دانهها بر اثر برهمکنش میان مگنتوسفر (میدان مغناطیسی گسترده زحل) و لایههای جو آن شکل گرفته باشند. این کشف حیرتانگیز را تلسکوپ فضایی جیمز وب انجام داده است؛ همان رصدخانهی پیشرفتهای که تاکنون چهرهی کیهان را از نو برای بشر ترسیم کرده است.
بهتازگی جیمز وب ساختارهایی تاریک و مهرهمانند را بالای یک الگوی ستارهای چهارشاخه در جو زحل شناسایی کرده است. این ساختارهای شگفتآور هیچ شباهتی به چیزی که پیشتر دانشمندان دیده بودند ندارند، و هنوز هیچ توضیحی قطعی برای ماهیت آنها وجود ندارد.
این ویژگیهای عجیب با ابزار طیفنگار فروسرخ نزدیک (NIRSpec) در جیمز وب کشف شدند؛ ابزاری که به درون لایههای بالایی جو زحل در ناحیهی بالای طوفان ششضلعی قطب شمال این سیاره نگاه انداخت. این طوفان همان الگوی هندسی مرموزی است که دهههاست ذهن دانشمندان را درگیر کرده است.
انتظار اخترشناسان این بود که تابشهای گستردهای در طولموجهای مختلف فروسرخ از لایههای بالایی جو بالای این گردباد ششضلعی مشاهده کنند. اما آنچه دیدند چیز دیگری بود: رشتهای از ویژگیهای تیره و مهرهمانند که هرچند فاصلهی زیادی از هم داشتند، اما احتمالاً به نحوی با هم مرتبط بودند. این دانهها بهآرامی در پلاسماهای باردار یونوسفر زحل شناور بودند. همزمان، در لایهی استراتوسفر پایینتر نیز الگویی ستارهمانند و نامتقارن مشاهده شد.
یافتههای این تیم علمی در تاریخ ۲۸ اوت در مجلهی نامههای پژوهش ژئوفیزیک منتشر شد.
تام استالارد، استاد اخترشناسی در دانشگاه نورثامبریای بریتانیا، در بیانیهای گفت:
«این نتایج کاملاً غیرمنتظره بودند. ما به هیچوجه انتظار چنین ویژگیهایی را نداشتیم و در حال حاضر توضیحی برای آنها نداریم. همهچیز هنوز ناشناخته است.»
طوفان ششضلعی زحل؛ از وویجر تا کاسینی
الگوی ششضلعی زحل نخستین بار در سال ۱۹۸۰ توسط فضاپیمای وویجر ناسا کشف شد و بعدتر فضاپیمای کاسینی آن را با جزئیات بینظیر تصویر کرد. کاسینی از سال ۲۰۰۴ تا ۲۰۱۷ به دور زحل میچرخید و منبع اصلی دادههای ما درباره این غول گازی بود.
این طوفان ششضلعی چون برجی ششوجهی با پهنای تقریبی ۲۹ هزار کیلومتر در بالای سطح زحل قرار گرفته است. این ساختار عظیم در حدود هر ۱۰ ساعت یک بار یک چرخش کامل به دور خود انجام میدهد.
دانشمندان باور دارند که این ششضلعی ناشی از جریان جتی است که قطب سیاره را در بر گرفته، و شکل ویژهی آن به خواص فیزیکی گازهای موجود در جو زحل مربوط است. بااینحال، علت دقیق اینکه چرا چنین شکلی پایدار ایجاد شده و چگونه این جریان چنین رفتاری دارد، هنوز کاملاً روشن نشده است. همچنین رفتار لایههای بالایی جو در بالای این ساختار نیز به دلیل انتشار بسیار ضعیف آنها ناشناخته باقی مانده است.
تمرکز جیمز وب بر لایههای بالایی جو
برای بررسی دقیقتر، اخترشناسان ابزار NIRSpec جیمز وب را به سوی یونوسفر و استراتوسفر زحل نشانه گرفتند؛ لایههایی که بهترتیب در ارتفاع ۱۱۰۰ کیلومتری و ۶۰۰ کیلومتری بالای سطح نامی سیاره قرار دارند.
این رصدخانه طی ۱۰ ساعت پیوسته مولکولهای هیدروژن باردار مثبت (H3+) را که در بسیاری از واکنشهای شیمیایی جو زحل نقش دارند، در یونوسفر دنبال کرد. همچنین، حرکت مولکولهای متان در لایههای جو بررسی شد. این دادهها بود که ساختارهای مرموز تازه را آشکار کرد.
استالارد توضیح داد:
«ما فکر میکنیم این دانههای تاریک احتمالاً نتیجهی برهمکنشهای پیچیده بین مگنتوسفر زحل و جو در حال چرخش آن هستند. این یافته میتواند بینش تازهای دربارهی تبادل انرژی که شفقهای قطبی زحل را تغذیه میکند، به ما بدهد.»
از سوی دیگر، آن الگوی ستارهای نامتقارن در استراتوسفر شاید به نحوی به الگوی ششضلعی معروف در قطب شمال سیاره مربوط باشد. استالارد افزود:
«نکتهی وسوسهانگیز این است که تاریکترین مهرهها در یونوسفر به نظر میرسد با قویترین شاخهی ستارهای در استراتوسفر همراستا باشند. اما در حال حاضر مشخص نیست این همترازی واقعی است یا صرفاً یک تصادف.»
رازهای تازه؛ پرسشهای بیپاسخ
برای فهم بهتر علت پیدایش این ویژگیها و اثرات آنها بر رفتار جو زحل، تیم پژوهشی امیدوار است مشاهدات تکمیلی بیشتری با جیمز وب انجام دهد. اکنون زحل در موقعیت اعتدالین (equinox) قرار دارد؛ یعنی خورشید بهطور مستقیم بر استوای سیاره میتابد. در چنین شرایطی الگوهای جوی میتوانند بهسرعت تغییر کنند.
نکتهی جالب دیگر این است که در تاریخ ۲۱ سپتامبر، زحل در نزدیکترین فاصلهی خود به زمین قرار خواهد گرفت؛ بهترین زمان برای رصد این غول حلقهدار با تلسکوپها و فرصتی کمنظیر برای کشف اسرار پنهانش.
جمعبندی
کشف تازهی تلسکوپ جیمز وب بار دیگر نشان داد که حتی سیارهای مانند زحل ــ که دههها توسط فضاپیماهای پیشرفته رصد شده ــ هنوز رازهای بسیاری در دل خود دارد. ساختارهای تاریک و دانهمانند، همزمان با الگویی ستارهای عجیب، پرسشهای تازهای را دربارهی برهمکنش میان مگنتوسفر و جو سیاره ایجاد کردهاند.
اگر این دانهها واقعاً نشانهای از فرآیندهای پیچیدهی انرژی در جو زحل باشند، میتوانند کلید فهمی تازه از شفقهای قطبی و پویایی جو این سیاره باشند. اما اگر تنها یک پدیدهی موقت یا تصادفی باشند، باز هم اهمیت دارند؛ چرا که نشان میدهند هنوز تا درک کامل رفتار این سیارهی غولپیکر راه زیادی در پیش داریم.
دانشمندان اکنون با شگفتی به آسمان نگاه میکنند و منتظر دادههای بیشتر از جیمز وب هستند؛ دادههایی که شاید نهتنها راز دانههای تاریک زحل، بلکه سازوکارهای پنهان در ژرفای جو غولهای گازی دیگر منظومهی شمسی را نیز روشن کنند.
