رازگشایی از نوارهای رنگی سیاره مشتری

قرن ها است که نوارهای رنگارنگ سطح سیاره مشتری، پرسش های متعددی را در ذهن اخترشناسانی که این سیاره را از پشت تلسکوپ های ریز و درشت رصد کرده اند، ایجاد کرده است. حال، فضاپیمای جونو (Juno) متعلق به ناسا توانسته است پاسخ برخی از این پرسش ها را بیابد. یکی از مهم ترین یافته های جونو آن است که این نوارهای رنگی تا هزاران کیلومتر در عمق مشتری نفوذ کرده اند، ولی ناگهان در عمقی مشخص پایان می یابند.

به گزارش پورتال یو سی (شما می توانید) گروهی بین المللی از اخترشناسان توانسته اند با مدل سازی نظری و شبیه سازی کامپیوتری، میدان مغناطیسی پیچیده ای را شناسایی کنند که در عمق سیاره مشتری شکل می گیرد و از نفوذ جت استریم های سراسری مشتری تا ژرفای پایین تر، جلوگیری می کند. مقاله این گروه به تازگی در آستروفیزیکال ژورنال منتشر شده است.

سوال اساسی این است که میدان مغناطیسی پنهان در ژرفای سیاره مشتری چه تاثیری بر جت استریم آن می گذارد؟

جریان های جوی پُر سرعت که معمولاً جت استریم خوانده می شوند، شدت و عرض های متفاوتی دارند و رنگ آنها بین طیف های سفید، سرخ، قهوه ای و زرد تغییر می کند که دلیل آن، غلظت ابرهایی آمونیاکی است که معمولاً در جو بیرونی مشتری حضور دارند و همراه با جت استریم به پایین کشیده می شوند.

ناوید کنستانتینوس (Navid Constantinou)، پژوهشگر فیزیک سیالات و اقلیم در دانشگاه ملی استرالیا و نظریه پرداز اصلی یافته اخیر می گوید: «تا مدت ها کسی نمی دانست که جت استریم ها تا چه عمقی درون مشتری نفوذ می کنند. مدل های مختلفی مطرح شده بود که عمق نفوذ را از چند کیلومتر زیر پوشش ابرها تا هسته مشتری در بر می گرفت. پس از ورود جونو به مدار مشتری، اندازه گیری های دقیق این فضاپیما آشکار کرد که جت استریم ها تا 3000 کیلومتر پایین تر از پوشش ابرها هم جریان دارند و ناگهان ناپدید می شوند.»

اما چه چیز می توانست در آن عمق خاص با جت استریم ها مقابله کند؟ فشار بالای محیط، یکی از نخستین عوامل احتمالی بود. در عمق 3000 کیلومتری زیر سطح مشتری، فشار بقدری زیاد است که الکترون ها را از اتم های هیدروژن و هلیم جدا می کند؛ در نتیجه الکترون ها آزادانه جریان پیدا می کنند و میدان های الکتریکی و مغناطیسی پیچیده ای به راه می اندازند. آیا این میدان ها می توانند جت استریم را متوقف کند؟

کنستانتینوس به همراه جفری پارکر (Jeffrey Parker)، پژوهشگر آزمایشگاه ملی لارنس – لیورمور در ایالات متحده آمریکا توانستند با استفاده از فیزیک آماری و نظریه آشفتگی (تلاطم) به مدلی ریاضی دست پیدا کنند که تاثیرات متقابل میدان های مغناطیسی و جت استریم را توضیح می داد. با استفاده از این مدل، آنها پیش بینی می کنند که در حضور یا نبود میدان های مغناطیسی، جت استریم چگونه شکل می گیرد و تا چه عمقی نفوذ می کند. وقتی این مدل ریاضی با استفاده از ابرکامپیوتر شبیه سازی شد، نتایج آن به خوبی با اندازه گیری های جونو سازگاری نشان داد.

هر چند سازگاری با مشاهدات جونو بر اعتبار این مدل سازی جدید افزوده است، اما کاربردهای آن تنها منحصر به غول سیارات منظومه شمسی نیست و پدیده های رازآلود متعددی را در سراسر جهان می توان با استفاده از آن توضیح داد. جریان های پُر سرعت گاز و پلاسما و میدان های مغناطیسی در ساختار داخلی هر جسم چرخنده ای در عالم یافت می شوند؛ بنابراین با استفاده از این مدل سازی می توان دینامیک اجرام ستاره ای یا دیگر سیارات گازی را هم بررسی کرد.

یکی از جذاب ترین کاربردهای این مدل سازی در ساختار داخلی خورشید است، بخصوص ناحیه ای که به «تاکوک لاین خورشیدی» معروف است و منطقه گذار بین ناحیه تابشی و همرفت را تشکیل می دهد. تاکوک لاین، میدان مغناطیسی قدرتمندی دارد، در مرز داخلی آن، چگالی مواد بقدری بالا است که انرژی از طریق تابش فوتون ها منتقل می شود و در مرز خارجی آن، چگالی به اندازه ای کاهش پیدا می کند که انرژی از طریق جریان همرفتی به سطح خورشید منتقل می شود.

منابع

خبر علمی «رازگشایی از نوارهای رنگی سیاره مشتری» توسط هیئت تحریریه خبر پورتال یو سی (شما می توانید) با استناد به Forbes – Inverse – DailyMail و مجله دانستنیها، ترجمه، تدوین و نگارش شده است.