لطالما كانت عمالقة الغاز لغزا بالنسبة لنا. بسبب السحب الكثيفة والدوامة ، من المستحيل إلقاء نظرة جيدة داخلها وتحديد هيكلها الحقيقي. نظرًا لبعدهم عن الأرض ، فإن إرسال المركبات الفضائية إليهم يستغرق وقتًا طويلاً ومكلفًا ، مما يجعل مهام المسح قليلة ومتباعدة. وبسبب إشعاعها الشديد وجاذبيتها الشديدة ، فإن أي مهمة تحاول دراستها يجب أن تفعل ذلك بعناية.
ومع ذلك ، كان العلماء منذ عقود يرون أن هذا العملاق الغازي الضخم له قلب صلب. يتوافق هذا مع نظرياتنا الحالية حول كيفية تشكل النظام الشمسي وكواكبه وانتقالها إلى مواقعها الحالية. في حين أن الطبقات الخارجية للمشتري تتكون أساسًا من الهيدروجين والهيليوم ، فإن الزيادات في الضغط والكثافة تشير إلى أنه أقرب إلى اللب ، تصبح الأشياء صلبة.
الهيكل والتكوين:
يتكون المشتري بشكل أساسي من مادة غازية وسائلة ، مع وجود مادة أكثر كثافة تحته. يتكون الغلاف الجوي العلوي من حوالي 88-92٪ هيدروجين و8-12٪ هيليوم بنسبة مئوية من حجم جزيئات الغاز ، وحوالي. 75٪ هيدروجين و 24٪ هيليوم بالكتلة ، والـ 1٪ المتبقية تتكون من عناصر أخرى.
هيكل المشتري وتكوينه. الائتمان: Kelvinsong CC by SA 3.0
يحتوي الغلاف الجوي على كميات ضئيلة من الميثان وبخار الماء والأمونيا والمركبات القائمة على السيليكون ، بالإضافة إلى كميات ضئيلة من البنزين والهيدروكربونات الأخرى. هناك أيضًا آثار للكربون والإيثان وكبريتيد الهيدروجين والنيون والأكسجين والفوسفين والكبريت. كما لوحظت بلورات من الأمونيا المجمدة في الطبقة الخارجية من الغلاف الجوي.
يحتوي الجزء الداخلي على مواد أكثر كثافة ، بحيث يكون التوزيع تقريبًا 71٪ هيدروجين ، 24٪ هيليوم و 5٪ عناصر أخرى بالكتلة. يُعتقد أن لب المشتري عبارة عن مزيج كثيف من العناصر - طبقة محيطة بها من الهيدروجين المعدني السائل مع بعض الهيليوم ، وطبقة خارجية يغلب عليها الهيدروجين الجزيئي. تم وصف اللب أيضًا بأنه صخري ، لكن هذا لا يزال غير معروف أيضًا.
في عام 1997 ، وجود النواة تم اقتراحه من خلال قياسات الجاذبية ، مما يشير إلى كتلة من 12 إلى 45 مرة من كتلة الأرض ، أو ما يقرب من 4 ٪ - 14 ٪ من إجمالي كتلة كوكب المشتري. يتم دعم وجود اللب أيضًا من خلال نماذج تكوين الكواكب التي تشير إلى كيف أن اللب الصخري أو الجليدي كان ضروريًا في مرحلة ما من تاريخ الكوكب. وإلا لما تمكنت من جمع كل الهيدروجين والهيليوم من سديم البروتوسولار - على الأقل من الناحية النظرية.
ومع ذلك ، فمن الممكن أن يكون هذا اللب قد تقلص منذ ذلك الحين بسبب تيارات الحمل الحراري من اختلاط الهيدروجين المعدني الساخن والسائل مع اللب المنصهر. قد يكون هذا النواة غائبًا الآن ، ولكن هناك حاجة إلى تحليل مفصل قبل تأكيد ذلك. ال جونوبعثة ، التي تم إطلاقها في أغسطس 2011 (انظر أدناه) ، من المتوقع أن توفر بعض الأفكار حول هذه الأسئلة ، وبالتالي إحراز تقدم في المشكلة الأساسية.
التكوين والهجرة:
تدعي نظرياتنا الحالية المتعلقة بتكوين النظام الشمسي أن الكواكب تشكلت منذ حوالي 4.5 مليار سنة من سديم شمسي (أي فرضية سديم ). تمشيا مع هذه النظرية ، يعتقد أن كوكب المشتري قد تشكل نتيجة لسحب الجاذبية سحبًا دوامة من الغاز والغبار معًا.
اكتسب المشتري معظم كتلته من المواد المتبقية من تكوين الشمس ، وانتهى به الأمر بأكثر من ضعف كتلة الكواكب الأخرى مجتمعة. في الواقع ، تم التخمين أن كوكب المشتري قد تراكم كتلة أكبر ، وكان سيصبح نجمًا ثانيًا. يعتمد هذا على حقيقة أن تركيبها مشابه لتكوين الشمس - التي تتكون في الغالب من الهيدروجين.
مفهوم الفنان عن نجم شاب محاط بقرص من الغاز والغبار - يسمى قرص الكواكب الأولية. الائتمان: NASA / JPL-Caltech
بالإضافة إلى ذلك ، تشير النماذج الحالية لتشكيل النظام الشمسي أيضًا إلى أن كوكب المشتري تشكل بعيدًا عن موقعه الحالي. فيما يعرف ب فرضية جراند تاك ، هاجر كوكب المشتري نحو الشمس واستقر في موقعه الحالي منذ ما يقرب من 4 مليارات سنة. هذه الهجرة ، فقد قيل ، قد يؤدي إلى تدمير الكواكب السابقة في نظامنا الشمسي - والتي ربما تضمنت كواكب أرضية فائقة أقرب إلى الشمس.
استكشاف:
في حين أنها لم تكن أول مركبة فضائية آلية تزور المشتري ، أو أول من درسها من المدار (تم ذلك بواسطة جاليليو التحقيق بين عامي 1995 و 2003) ، وجونوتم تصميم المهمة للتحقيق في الألغاز الأعمق لعملاق جوفيان. وتشمل هذه العناصر الداخلية للمشتري ، والغلاف الجوي ، والغلاف المغناطيسي ، ومجال الجاذبية ، وتاريخ تكوين الكوكب.
بدأت البعثة في أغسطس 2011 وحققت مدارًا حول كوكب المشتري في 4 يوليو 2016 . دخل المسبار مداره الإهليلجي القطبي بعد إكمال إطلاق المحرك الرئيسي لمدة 35 دقيقة ، والمعروف باسم Jupiter Orbital Insertion (أو JOI). عندما اقترب المسبار من كوكب المشتري من أعلى قطبه الشمالي ، أُعطي رؤية لنظام جوفيان ، الأمر الذي استلزمه الصورة النهائية ل قبل البدء في JOI.
منذ ذلك الوقت ، أجرت المركبة الفضائية جونو مناورات في منطقة المحيط - حيث تمر بين المنطقة القطبية الشمالية والمنطقة القطبية الجنوبية - لمدة 53 يومًا تقريبًا. أكمل المسبار 5 نقطة منذ وصوله في يونيو 2016 ، ومن المقرر إجراء ما مجموعه 12 نقطة قبل فبراير من عام 2018. في هذه المرحلة ، باستثناء أي تمديد للمهمة ، سينطلق المسبار من مداره ويحترق في الغلاف الجوي الخارجي لكوكب المشتري .
أثناء مروره المتبقي ، سيجمع جونو مزيدًا من المعلومات حول جاذبية المشتري ، والمجالات المغناطيسية ، والغلاف الجوي ، والتكوين. من المأمول أن تعلمنا هذه المعلومات الكثير حول كيفية قيام التفاعل بين باطن كوكب المشتري ، وغلافه الجوي ، والغلاف المغناطيسي له بتطور الكوكب. وبالطبع ، من المأمول تقديم بيانات قاطعة عن البنية الداخلية للكوكب.
هل يمتلك المشتري نواة صلبة؟ الإجابة المختصرة هي أننا لا نعرف… حتى الآن. في الحقيقة ، يمكن أن يحتوي على نواة صلبة مكونة من الحديد والكوارتز ، وهي محاطة بطبقة سميكة من الهيدروجين المعدني. من الممكن أيضًا أن يكون التفاعل بين هذا الهيدروجين المعدني واللب الصلب قد تسبب في فقد الكوكب له منذ بعض الوقت.
القطب الجنوبي لكوكب المشتري ، تم التقاطه خلال المدار الثالث لبعثة جونو (Perijove 3). المصدر: NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Luca Fornaciari © cc nc sa
في هذه المرحلة ، كل ما يمكننا فعله هو الأمل في أن تؤدي الاستطلاعات والبعثات الجارية إلى مزيد من الأدلة. ليس من المرجح أن تساعدنا هذه الأشياء فقط في تحسين فهمنا للبنية الداخلية للمشتري وتكوينه ، ولكنها أيضًا تنقح فهمنا لتاريخ النظام الشمسي وكيف ظهر.
لقد كتبنا العديد من المقالات حول كوكب المشتري من أجل الكون اليوم. هنا عشر حقائق مثيرة للاهتمام حول كوكب المشتري و ما هو حجم كوكب المشتري؟ و كم من الوقت يستغرق الوصول إلى كوكب المشتري؟ و ما هو شكل الطقس على كوكب المشتري؟ و كم يبعد المشتري عن الشمس؟ ، و مدار كوكب المشتري. ما هي مدة السنة على كوكب المشتري؟
إذا كنت ترغب في الحصول على مزيد من المعلومات حول كوكب المشتري ، فتحقق من ذلك البيانات الإخبارية لهبلسيت حول كوكب المشتري ، وهنا رابط إلى دليل ناسا لاستكشاف النظام الشمسي لكوكب المشتري .
لقد سجلنا أيضًا حلقة من Astronomy Cast حول كوكب المشتري. استمع هنا، الحلقة 56 .
مصادر:
