اشکال عجیب و درخشان در جو مشتری شناسایی شده است

زحل شش ضلعی معروف خود را دارد و مشتری نیز همین حالا در حال پرتاب کردن اشکال دیوانه وار دستگیر شده است.

در بالای جو آن، اخترشناسان ویژگی های عجیب و درخشان جدیدی را در منطقه بالای لکه قرمز بزرگ طوفانی شناسایی کرده اند.

در آنجا، در یونوسفر، غلظت هیدروژن یونیزه باعث درخشش مادون قرمز نزدیک در قوس‌ها، نوارها و نقاطی می‌شود که نشان می‌دهد این سیاره وحشی بسیار وحشی‌تر از آن چیزی است که ما حتی تصور می‌کردیم.

هنریک ملین، دانشمند سیاره‌شناسی از دانشگاه لستر در بریتانیا، می‌گوید: «ما فکر می‌کردیم این منطقه، شاید ساده‌لوحانه، واقعا کسل‌کننده باشد. ‘در واقع به همان اندازه شفق شمالی جالب است، اگر نه بیشتر. مشتری هرگز غافلگیر نمی شود.’

جو مشتری مکانی متلاطم است، توفان‌ها و سیستم‌های آب و هوایی که با قدرت و خشمی که ذهن را درگیر می‌کند، خشمگین است. و لکه قرمز بزرگ کیک ضرب المثل را می گیرد. این بزرگترین طوفانی است که ما در منظومه شمسی داریم، به اندازه کل سیاره زمین، و قرن هاست که در جو جوین می جوشد.

ما در سیاره خودمان چیزی شبیه به آن نداریم و دانشمندان خیلی دوست دارند بدانند چه چیزی باعث ایجاد لکه قرمز بزرگ و طول عمر غیرمعمول آن می شود. و ورود JWST به ما راه جدیدی برای بررسی آن داده است.

این تلسکوپ فضایی کیهان را در طول موج های نزدیک و میانی مادون قرمز ، با وضوح بالا مشاهده می‌کند و پنجره‌ای را به روی لایه‌ای از جو مشتری باز می‌کند که به خوبی قابل درک نیست: یونوسفر.

در اینجا، فرآیندهایی مانند تابش خورشیدی فرابنفش، گاز هیدروژن را یونیزه می‌کند و یون‌هایی با بار مثبت به نام کاتیون‌های تری هیدروژن (H3) ایجاد می‌کند. این یون ها درخشش مادون قرمز تولید می کنند. در مناطقی با عرض جغرافیایی کم تا میانی در سیاره مشتری، این درخشش ضعیف است و با درخشش درخشان‌تر چیزهای دیگر مخلوط می‌شود، بنابراین ما نتوانستیم یون های با بار مثبت H3 را با جزئیات کاوش کنیم.

از آنجایی که مشتری فقط حدود ۴ درصد از تابش خورشیدی را که به زمین می رسد دریافت می کند، دانشمندان فکر می کردند که درخشش باید تقریباً به طور مساوی توزیع شود.

بعد از اینکه JWST نگاه طلایی خود را به این سیاره غول پیکر معطوف کرد، ملین و همکارانش نگاه دقیق تری به داده ها انداختند تا ببینند آیا می توانند بینش هایی در مورد لکه قرمز بزرگ به دست آورند. بخشی از این شامل شناسایی توزیع یون های با بار مثبت H3 در یونوسفر پایین تر است.

در کمال تعجب آنها ساختارهای پیچیده ای را در گاز پیدا کردند که از غلظت های بالاتر و پایین تر یون های با بار مثبت H3 تشکیل شده است. این نشان می دهد که اگرچه مکانیسم غالب برای یونیزاسیون هیدروژن نور خورشید است، اما چیز دیگری در جریان است که باعث می شود اشکال عجیبی در گاز ظاهر شود.

ملین می‌گوید: «یکی از راه‌هایی که می‌توانید این ساختار را تغییر دهید، امواج گرانشی است – شبیه امواجی که در یک ساحل برخورد می‌کنند و موج‌هایی در شن‌ها ایجاد می‌کنند.»

این امواج در اعماق اتمسفر متلاطم پایینی، در اطراف لکه قرمز بزرگ ایجاد می‌شوند و می‌توانند در ارتفاع حرکت کنند و ساختار و انتشارات اتمسفر بالایی را تغییر دهند.»

این می‌تواند به این معنا باشد که لایه‌های جو مشتری روی هم قرار گرفته‌اند و به روش‌های پیچیده و تاکنون نادیده‌ای برهم کنش دارند. مدل‌سازی جو مشتری نشان می‌دهد که امواج گرانشی می‌توانند تغییرات مشاهده‌شده در چگالی یون های با بار مثبت H3 در یونوسفر جوین را ایجاد کنند.

با این حال، مشاهدات کمی بیشتر و تجزیه و تحلیل بیشتری لازم است تا مطمئن شویم که چه اتفاقی در حال رخ دادن است. اما ارزش انجام این کار را دارد: همانطور که محققان خاطرنشان کردند، کشف جدید نشان می‌دهد که ما بر اساس این فرض اشتباه که چیزی برای دیدن وجود ندارد، آنچه را که می‌تواند جنبه بسیار مهمی از آب و هوای مشتری باشد، نادیده گرفته‌ایم.

آنها گفتند: ‘یونوسفر در عرض جغرافیایی پایین سیاره مشتری برای مدت طولانی کاملاً ملایم در نظر گرفته شده است، به ویژه هنگامی که در تضاد با نواحی شفق قطبی پویا باشد. مشاهدات ارائه شده در اینجا نشان می دهد که این امر دور از واقعیت است، و ویژگی هایی که قبلاً هرگز دیده نشده بود، غنی است.’

‘این واقعیت که جوهای پایینی و بالایی در مشتری به شدت جفت شده اند ممکن است به جفت شدن قوی در سیارات غول پیکر دیگر نیز دلالت کند… این مشاهدات JWST اثبات مفهومی برای تحقیقات آینده در این منطقه را تشکیل می دهد.’

این یافته ها در Nature Astronomy منتشر شده است.