تزعج العواصف على كوكب المشتري الأحزمة الملونة للكوكب


تؤثر غيوم العاصفة المتجذرة في عمق كوكب المشتري على المناطق البيضاء للكوكب والأحزمة الملونة ، مما يخلق اضطرابات في تدفقها وحتى يغير لونها.

بفضل الرصدات المنسقة للكوكب في يناير 2017 من خلال ستة مناظير بصرية وراديو أرضية وتلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا ، تمكنت جامعة كاليفورنيا في بيركلي وعالم فلك وزملاؤها من تتبع آثار هذه العواصف - أعمدة مشرقة فوق السحب الجليدية للأمونيا على الكوكب - على الأحزمة التي تظهر فيها.

ستساعد هذه الملاحظات في نهاية المطاف علماء الكواكب على فهم ديناميات الغلاف الجوي المعقدة على كوكب المشتري ، والتي ، بفضل موقعها الأحمر العظيم وأشرطة ملونة تشبه الكيك ، تجعلها واحدة من أجمل الكواكب الغازية العملاقة والمتغيرة في النظام الشمسي.

وقد لاحظ عالم الفلك الهاوي فيل مايلز أحد هذه الأعمدة في أستراليا قبل أيام قليلة من أول ملاحظات من مجموعة Atacama Millimeter / Submillimeter Array (ALMA) في تشيلي ، وأظهرت الصور التي التقطت بعد ذلك بأسبوع من قبل Hubble أن العمود أفرز أعمدة ثانية. وترك اضطراب المصب في فرقة السحب ، الحزام الاستوائي الجنوبي. ثم تفاعلت الأعمدة الصاعدة مع رياح كوكب المشتري القوية ، التي امتدت الغيوم شرقًا وغربًا من نقطة المنشأ.

قبل ذلك بثلاثة أشهر ، شوهدت أربع مناطق ساطعة شمالي حزام الاستوائية الشمالي. على الرغم من أن تلك الأعمدة اختفت بحلول عام 2017 ، إلا أن الحزام اتسع منذ ذلك الحين شمالًا ، وتغير لونه من اللون الأبيض إلى البني البرتقالي.

وقال زعيم الدراسة إمكي دي باتر ، أستاذ جامعة كاليفورنيا في بيركلي ، الفلكي "إذا كانت هذه الأعمدة قوية واستمرت في أحداث الحمل الحراري ، فقد تزعج أحد هذه العصابات بأكملها بمرور الوقت ، رغم أن الأمر قد يستغرق بضعة أشهر". "من خلال هذه الملاحظات ، نرى عمودًا واحدًا قيد التقدم والآثار الأخرى."

يدعم تحليل الأعمدة النظرية القائلة بأنها تنشأ على بعد حوالي 80 كيلومترًا من قمم السحب في مكان تهيمن عليه سحب الماء السائل. تم قبول ورقة تصف النتائج للنشر في المجلة الفلكية وهي الآن على شبكة الإنترنت.

في الستراتوسفير

جو كوكب المشتري هو في معظمه الهيدروجين والهيليوم ، مع كميات ضئيلة من الميثان والأمونيا وكبريتيد الهيدروجين والماء. تتكون الطبقة السحابية العليا من ثلج الأمونيا وتتألف من أحزمة بنية ومناطق بيضاء نراها بالعين المجردة. تحت هذه الطبقة السحابية الخارجية توجد طبقة من جزيئات هيدروكلوريد الأمونيوم الصلب. لا يزال أعمق ، على بعد حوالي 80 كم تحت سطح السحاب العلوي ، طبقة من قطرات الماء السائل.

تظهر غيوم العاصفة دي باتر وفريقها الذي تم دراسته في الأحزمة والمناطق كأعمدة مشرقة ويتصرفون إلى حد كبير مثل السحب التراكمية التي تسبق العواصف الرعدية على الأرض. غيوم كوكب المشتري العاصفة ، مثل تلك الموجودة على الأرض ، غالباً ما تكون مصحوبة برق.

لا يمكن للرصدات الضوئية رؤية أدناه غيوم الأمونيا ، ومع ذلك ، كانت دي باتر وفريقها يبحثون بشكل أعمق بواسطة التلسكوبات الراديوية ، بما في ذلك ALMA وأيضًا مصفوفة كبيرة جدًا (VLA) في نيو مكسيكو ، التي تديرها المؤسسة الوطنية للعلوم المرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي.

كانت أول ملاحظات لمجموعة ALMA عن كوكب المشتري بين 3 و 5 يناير 2017 ، بعد أيام قليلة من مشاهدة أحد هذه الأعمدة الساطعة من قبل علماء الفلك الهواة في حزام الاستواء الجنوبي للكوكب. وبعد أسبوع ، التقطت مراصد هابل ، و VLA ، و Gemini ، و Keck ، و Subaru في هاواي والتلسكوب الكبير جدًا (VLT) في تشيلي صورًا في النطاقات المرئية والإذاعية ووسط الأشعة تحت الحمراء.

جمعت De Pater ملاحظات الراديو ALMA مع البيانات الأخرى ، التي ركزت على وجه التحديد على العاصفة التي تم تخميرها حديثًا حيث اخترقت السحب فوق سطح جليد الأمونيا.

أظهرت البيانات أن هذه الغيوم العاصفة وصلت إلى أعلى درجة في التروبوبوز - أبرد جزء من الغلاف الجوي - حيث انتشرت إلى حد كبير مثل السحب التراكمية على شكل سندان التي تولد البرق والرعد على الأرض.

وقال دي باتير: "ملاحظات ALMA لدينا هي الأولى التي تُظهر أن تركيزات عالية من غاز الأمونيا تربى خلال ثوران نشط".

تتوافق الملاحظات مع نظرية واحدة ، تسمى الحمل الحراري الرطب ، حول كيفية تكوين هذه الأعمدة. وفقًا لهذه النظرية ، يجلب الحمل الحراري مزيجًا من الأمونيا وبخار الماء عالياً بدرجة كافية - حوالي 80 كيلومترًا أسفل قمم السحابة - ليتكثف الماء في قطرات سائلة. تطلق المياه المتكثفة الحرارة التي توسع السحابة وتعوِّزها بسرعة إلى الأعلى عبر طبقات السحب الأخرى ، مخترقة في نهاية الأمر غيوم الأمونيا الجليدية في الجزء العلوي من الغلاف الجوي.

يحمل زخم عمود السحب سحابة الأمونيا فائقة البرودة فوق غيوم الأمونيا الجليدية الموجودة حتى تتجمد الأمونيا ، مما يخلق عمودًا ساطعًا أبيض اللون يبرز مقابل الفرق الملونة التي تحيط كوكب المشتري.

وقال دي باتر: "لقد كنا محظوظين حقًا بهذه البيانات ، لأنها أخذت بعد أيام قليلة فقط من العثور على علماء فلك هاويين في أعمدة ساطعة في حزام الاستواء الجنوبي". "مع ALMA ، لاحظنا الكوكب بأسره ورأينا هذا العمود ، وحيث أن ALMA تتحقق أسفل طبقات السحابة ، يمكننا أن نرى في الواقع ما يجري أسفل غيوم الأمونيا."

التقطت هابل صورًا بعد أسبوع من ALMA واستولت على نقطتين ساطعتين منفصلتين ، مما يشير إلى أن الأعمدة تنبع من نفس المصدر ويتم نقلها شرقًا بواسطة تيار نفاث عالي الارتفاع ، مما يؤدي إلى الاضطرابات الكبيرة التي شوهدت في الحزام.

من قبيل الصدفة ، قبل ثلاثة أشهر ، شوهدت أعمدة ساطعة شمال الحزام الاستوائي الشمالي. أظهرت ملاحظات شهر يناير 2017 أن هذا الحزام قد اتسع في العرض ، وأن الفرقة التي شوهدت الأعمدة لأول مرة تحولت من الأبيض إلى البرتقالي. تشكّ دي باتر في أن التوسّع الشمالي لحزام الاستوائية الشمالي هو نتيجة للغاز الناتج من الأعمدة المستنفدة للأمونيا في الجو الأعمق.

استخدم زميل دي باتر والمؤلف المشارك روبرت ساولت من جامعة ملبورن في أستراليا برنامج كمبيوتر خاص لتحليل بيانات ALMA للحصول على خرائط إذاعية للسطح يمكن مقارنتها بصور الضوء المرئي التي التقطتها هابل.

وقال ساولت "إن دوران المشتري مرة كل 10 ساعات عادة ما يطمس خرائط الراديو ، لأن هذه الخرائط تستغرق عدة ساعات لمراقبة". "بالإضافة إلى ذلك ، بسبب حجم كوكب المشتري الكبير ، اضطررنا إلى" مسح "الكوكب ، حتى نتمكن من صنع فسيفساء كبيرة في النهاية. طورنا تقنية لإنشاء خريطة كاملة لكوكب الأرض."

شارك المقالة عبر:

اترك تعليقا:

اعلانك هنا