لایههای رنگارنگ و چرخان این سیاره را میتوان بهراحتی با تلسکوپهای قدرتمند زمینی مشاهده کرد. اما فضاپیمای جونو متعلق به ناسا، سطح درک ما از ویژگیهای جوی مشتری را به مرحلهای کاملاً جدید رسانده و جزئیاتی خیرهکننده از این غول گازی آشکار کرده است. از جمله این دستاوردها میتوان به تصاویر طوفانهای عظیم صاعقه، ابرهایی که در دل ابرهای دیگر فرو میروند، گردابههای قطبی و جریانهای جتی بسیار قدرتمند اشاره کرد. با این حال، با وجود تمام این زیبایی و شگفتی، دانشمندان همچنان در تلاشاند تا بفهمند چه فرایندهایی در اعماق جو مشتری رخ میدهد که به شکلگیری چنین ساختارهای شگفتانگیزی منجر میشود.
اکنون، تیمی مشترک از دانشمندان ناسا و پژوهشگران دانشگاهی، دیدگاههای تازهای درباره سازوکارهای درونی جو مشتری ارائه دادهاند. نتایج این پژوهش در تاریخ ۸ ژانویه در نشریه علمی The Planetary Science Journal منتشر شده است. این گروه با استفاده از مجموعهای از مدلهای رایانهای که برای شبیهسازی فرایندهای درونی مشتری طراحی شده بودند، تمرکز اصلی خود را بر بررسی میزان اکسیژن موجود در جو مشتری قرار دادند؛ عنصری که نقش مهمی در درک چگونگی شکلگیری و تکامل سیارات ایفا میکند.
پژوهشگران با ترکیب یک مدل شیمیایی یکبعدی (1D) و یک مدل هیدرودینامیکی دوبعدی (2D)، به نتایج قابلتوجهی دست یافتند. آنها دریافتند که میزان اکسیژن در مشتری حدود یک و نیم برابر بیشتر از خورشید است. افزون بر این، نتایج نشان داد که الگوهای گردش و جابهجایی مواد در جو مشتری بسیار کندتر از آن چیزی است که پیشتر تصور میشد. کشف مقدار بیشتر از انتظار اکسیژن در مشتری میتواند به دانشمندان کمک کند تا مدلهای مربوط به شکلگیری و تکامل سیارات را، نهتنها در منظومه شمسی خودمان بلکه در سامانههای سیارهای دیگر نیز، با دقت بیشتری محدود و اصلاح کنند.
دکتر «جیهیون یانگ»، پژوهشگر پسادکتری دانشگاه شیکاگو و نویسنده اصلی این مطالعه، در اینباره میگوید:
«این موضوع یکی از بحثهای قدیمی و حلنشده در مطالعات سیارهای بوده است. نتایج ما نشان میدهد که نسل جدید مدلهای محاسباتی تا چه اندازه میتوانند درک ما از سیارات دیگر را دگرگون کنند.»
البته باید توجه داشت که مقدار اکسیژن موجود در جو مشتری، در مقایسه با هیدروژن و هلیوم—دو عنصری که بخش عمده جرم بزرگترین سیاره منظومه شمسی را تشکیل میدهند—بسیار ناچیز است. با این حال، همین مقدار نسبتاً کم نیز تأثیر عمیقی بر درک ما از ترکیب شیمیایی، رفتار جوی و ساختار درونی مشتری میگذارد. مشتری نهتنها کلیدی برای فهم بهتر شکلگیری و تحول منظومه شمسی ماست، بلکه اغلب بهعنوان الگویی برای مطالعه سیارات فراخورشیدی غولپیکر گازی نیز مورد استفاده قرار میگیرد.
فضاپیمای جونو از زمان ورودش به سامانه مشتری در تاریخ ۴ ژوئیه ۲۰۱۶، تحولی اساسی در شناخت ما از این سیاره ایجاد کرده است و همزمان، تصاویری نفسگیر از آن به زمین ارسال کرده است. از جمله کشفیات مهم جونو میتوان به این نکته اشاره کرد که قطبهای مشتری نه یک گردابه بزرگ، بلکه چندین گردابه همزمان دارند؛ رفتاری که با آنچه در زحل مشاهده میشود متفاوت است. همچنین دادههای جونو نشان میدهد که مشتری احتمالاً فاقد یک هسته سنگی جامد کلاسیک است و در عوض، هستهای «پخششده» یا «مبهم» دارد که از عناصر سنگین آمیخته با هیدروژن تشکیل شده است.
علاوه بر خود سیاره مشتری، جونو دادهها و تصاویر شگفتانگیزی از چهار قمر بزرگ گالیلهای آن—آیو، اروپا، گانیمد و کالیستو—به دست آورده است. این دادهها شامل مشاهده فعالیتهای آتشفشانی بسیار شدید در آیو، کشف تغییرات ضخامت پوسته یخی اروپا در نقاط مختلف سطح آن، تأیید وجود میدان مغناطیسی مستقل برای گانیمد، و شواهدی از فعالیتهای درونی در کالیستو است؛ قمری که عمدتاً از یخ تشکیل شده و پیشتر تصور میشد تقریباً غیرفعال باشد.
ماموریت جونو تا سپتامبر ۲۰۲۵ تمدید شده است و برنامهریزی شده که این فضاپیما تا زمانی که سوختش به پایان برسد یا از کار بیفتد، به فعالیت خود ادامه دهد. پس از آن، ناسا قصد دارد جونو را بهطور عمدی به درون جو مشتری هدایت کند تا از آلودگی احتمالی قمرهای گالیلهای با میکروبهای زمینی جلوگیری شود. این روش «بازنشستگی» پیشتر نیز برای فضاپیمای گالیله در مشتری و کاسینی در زحل، بهترتیب در سپتامبر ۲۰۰۳ و سپتامبر ۲۰۱۷، به کار گرفته شده بود.
این پرسشها همچنان مطرحاند: در سالها و دهههای آینده، دانشمندان چه بینشهای تازهای درباره درون مشتری به دست خواهند آورد؟ ساختار درونی این سیاره چه درسهایی درباره شکلگیری و تکامل سیارات—بهویژه سیارات فراخورشیدی—در اختیار ما خواهد گذاشت؟ و جونو تا پایان ماموریت خود چه مقدار داده جدید دیگر جمعآوری خواهد کرد؟
پاسخ این پرسشها را تنها گذر زمان مشخص خواهد کرد. و دقیقاً به همین دلیل است که علم را ادامه میدهیم.
مثل همیشه:
به علم ادامه دهید و نگاهتان را رو به آسمان نگه دارید! 🌌🔭
