انتهت مهمة Rosetta التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية إلى المذنب 67P / Churyumov-Gerasimenko قبل أربع سنوات. في 30 سبتمبر 2016 ، تم توجيه المركبة الفضائية نحو تأثير مضبوط مع المذنب ، مما وضع نهاية لمهمتها التي استمرت 12.5 عامًا. لا يزال العلماء يعملون بكل بياناته ويقومون باكتشافات جديدة.
أظهرت دراسة جديدة تستند إلى بيانات Rosetta ذلك المذنب 67P له الشفق الخاص به.
على الارض، الشفق يتم إنشاؤها بواسطة جسيمات مشحونة من الشمس. عندما تقترب هذه الجسيمات من الأرض ، يتم توجيهها على طول خطوط مجال الغلاف المغناطيسي للأرض. عندما تصل الجسيمات إلى قطبي الأرض ، تصطدم بالجزيئات والذرات في الغلاف الجوي للأرض ، مما يخلق الشفق القطبي الملون المتلألئ. يمكن أن تحتوي الكواكب الأخرى في نظامنا الشمسي على الشفق القطبي أيضًا.
عرض فنان (وليس مقياسًا) لمقطع عرضي للغلاف المغناطيسي ، حيث تظهر الرياح الشمسية على اليسار باللون الأصفر وخطوط المجال المغناطيسي المنبثقة من الأرض باللون الأزرق. في هذه البيئة غير المستقرة ، تتدفق الإلكترونات الموجودة في الفضاء القريب من الأرض ، على شكل نقاط بيضاء ، بسرعة أسفل خطوط المجال المغناطيسي باتجاه قطبي الأرض. هناك ، تتفاعل مع جزيئات الأكسجين والنيتروجين في الغلاف الجوي العلوي ، وتطلق الفوتونات وتضيء منطقة معينة من الشفق القطبي.
ائتمانات: إيمانويل ماسونغسونغ / UCLA EPSS / ناسا
لكن هذه هي المرة الأولى التي يرى فيها العلماء شفقًا قطبيًا حول مذنب. وفاجأ الباحثون بإيجاد شفق قطبي في جسم بدون مجال مغناطيسي.
'العثور على الشفق القطبي حول 67P ، والذي يفتقر إلى مجال مغناطيسي ، أمر مثير للدهشة ورائع.'
الدكتور جيم بورش ، نائب رئيس SWRI ، رئيس IES (مستشعر الأيونات والإلكترون) ، مؤلف مشارك في الدراسة
عنوان الدراسة الجديدة التي تعلن عن هذه النتيجة هو ' تم تحديد الشفق القطبي فوق البنفسجي البعيد عند المذنب 67P / Churyumov-Gerasimenko . ' المؤلف الرئيسي هو الدكتورة مارينا جالاند من إمبريال كوليدج لندن. نُشر البحث الجديد في مجلة Nature Astronomy.
الشفق القطبي للمذنب 67P غير مرئي للعين البشرية. إنه يقع في نطاق الأشعة فوق البنفسجية البعيدة (FUV) وتم اكتشافه مع مجموعة Rosetta أدوات العلوم . على وجه الخصوص ، من خلال الأدوات المقدمة للبعثة من قبل معهد الأبحاث الجنوبي الغربي (SwRI). كجزء من المهمة ، قدمت SwRI أداتين: IES ، أو مستشعر Ion و Electron ، وجهاز Alice للطيف فوق البنفسجي البعيد (FUV).
قال نائب رئيس SwRI الدكتور جيم بورش الذي يقود IES (مستشعر Ion و Electron Sensor): 'تتفاعل الجسيمات المشحونة من الشمس المتدفقة نحو المذنب في الرياح الشمسية مع الغاز المحيط بنواة المذنب الجليدية المغبرة وتخلق الشفق القطبي'. قال بورش في أ خبر صحفى .
تُظهر هذه الصورة المراحل الرئيسية للآلية التي يتم من خلالها إنتاج هذا الشفق القطبي: عندما تتدفق الإلكترونات إلى الفضاء من الشمس وتقترب من المذنب ، يتم تسريعها وتستمر في تفكيك الجزيئات في بيئة المذنب. يمكن أن تؤدي هذه العملية المدمرة إلى التخلص من الذرات المُثارة ، والتي 'تزيل الإثارة' بعد ذلك لإنتاج الشفق المرصود. حقوق الصورة: ESA (المركبة الفضائية: ESA / ATG medialab)
استشعرت أداة IES التابعة لـ SwRI الإلكترونات التي تسببت في الشفق القطبي. عندما تصطدم هذه الإلكترونات بغيبوبة الغاز المحيط بالمذنب ، يتم تكسير الماء والمكونات الأخرى في الغاز ، مما يؤدي إلى توهج الأشعة فوق البنفسجية. استشعر مطياف Alice FUV توهج الشفق القطبي.
قال الدكتور جويل باركر من SwRI الذي يقود مطياف أليس: 'في البداية ، اعتقدنا أن انبعاثات الأشعة فوق البنفسجية في المذنب 67P هي ظاهرة تُعرف باسم' الوهج النهاري '، وهي عملية ناتجة عن تفاعل الفوتونات الشمسية مع غاز المذنبات'. 'لقد اندهشنا لاكتشاف أن انبعاثات الأشعة فوق البنفسجية هي شفق قطبي ، ليس مدفوعًا بالفوتونات ، ولكن بواسطة الإلكترونات في الرياح الشمسية التي تفكك الماء والجزيئات الأخرى في الغيبوبة وتم تسريعها في بيئة المذنب القريبة. تنتج الذرات المثارة الناتجة هذا الضوء المميز '.
تتمثل إحدى تعقيدات مهمات الفضاء الحديثة مثل Rosetta في إدارة جميع البيانات. يوجد في Rosetta نفسها أكثر من 10 أدوات وكاميرات منفصلة ، ومسبار Philae يحتوي على عشرات الأجهزة والكاميرات. يجب دمج جميع البيانات من هذه الأدوات لتحقيق أفضل النتائج.
قال المؤلف الرئيسي جالاند ، الذي قاد فريقًا استخدم نموذجًا قائمًا على الفيزياء لدمج القياسات التي تم إجراؤها بواسطة أدوات مختلفة على متن روزيتا: 'من خلال القيام بذلك ، لم يكن علينا الاعتماد على مجموعة بيانات واحدة فقط من أداة واحدة'. 'بدلاً من ذلك ، يمكننا تجميع مجموعة بيانات كبيرة متعددة الأدوات للحصول على صورة أفضل لما كان يجري. وقد مكننا ذلك من تحديد كيفية تشكل انبعاثات الأشعة فوق البنفسجية 67P / C-G بشكل لا لبس فيه ، والكشف عن طبيعتها الشفقية '.
يوضح هذا الرقم من البحث الجديد كيف ساعدت الأدوات المختلفة في اكتشاف الشفق القطبي فوق البنفسجي للمذنب 67P. يتم تطبيق نهج متعدد الأدوات لتأكيد أصل انبعاثات FUV عن طريق ربط الإلكترونات النشطة المقاسة في الموقع بواسطة مطياف الإلكترون Rosetta Plasma Consortium (RPC) (إلى) ، جزيئات المذنبات التي لوحظت في الموقع بواسطة مطياف Rosetta Orbiter للتحليل الأيوني والمحايد (ROSINA) وعن بعد بواسطة أداة الميكروويف لمحرك Rosetta Orbiter (MIRO) ، ومطياف التصوير الحراري المرئي والأشعة تحت الحمراء (VIRTIS) (ب) ، والانبعاثات الذرية FUV المكتشفة بواسطة مطياف Alice FUV (ج).
قال بورش: 'لقد كنت أدرس الشفق القطبي على الأرض منذ خمسة عقود'. 'العثور على الشفق القطبي حول 67P ، والذي يفتقر إلى مجال مغناطيسي ، أمر مثير للدهشة ورائع.'
إذن بدون مجال مغناطيسي ، كيف يولد مذنب شفقًا قطبيًا؟
المفتاح هو ما يسمى المجال الكهربائي ثنائي القطب . يخلق هذا المجال تدرجًا لضغط الإلكترون ، مما ينتج عنه نوع من البئر الذي يجذب الإلكترونات نحو نواة المذنب.
في ورقتهم البحثية ، كتب المؤلفون أن 'إلكترونات الرياح الشمسية (النقاط الحمراء) تخضع للتسارع في المقام الأول على طول خطوط المجال المغناطيسي الملتفة عندما تسقط في جهد كما أنها تقترب من نواة المذنبات (مسارات مشفرة بالألوان بواسطة طاقة الإلكترون في تين. 4 ). يتم إنتاج هذا البئر المحتمل عن طريق مجال كهربائي ثنائي القطب ناتج عن بلازما المذنبات وينتج عن تدرج ضغط الإلكترون الكبير '.
يوضح هذا الشكل من الدراسة مصدر الإلكترونات التي تسبب الشفق القطبي FUV للمذنب 67P. لا يحتوي المذنب على مجال مغناطيسي مثل الكواكب. بدلاً من ذلك ، تخلق البلازما من المذنب مجالًا كهربائيًا ثنائي القطب يعمل على تسريع الإلكترونات الشمسية. تمثل الأسهم الخضراء المجال الذي يعمل على الإلكترونات. تظهر مسارات الإلكترون بخطوط مشفرة بالألوان بواسطة الطاقة. ملحوظة: نواة المذنب ليست مقياسًا. حقوق الصورة: Galand et al ، 2020.
اكتشف العلماء المزيد والمزيد من الشفق حول الكواكب في النظام الشمسي. لكنهم لم يروا أبدًا أي مذنب حول مذنب من قبل. إنه يشير إلى المسارات المختلفة التي يمكن أن تخلق الشفق القطبي.
على الأرض ، يتم إنشاؤها بواسطة جزيئات شمسية مشحونة يتم توجيهها حول الغلاف المغناطيسي قبل أن تصل في النهاية إلى قطبي الكوكب. هناك ، تتفاعل الجسيمات المشحونة مع الجزيئات الموجودة في الغلاف الجوي لتكوين توهجها.
في المريخ ، تتفاعل الرياح الشمسية مع المجال المغناطيسي للقشرة الأرضية المتبقية لتكوين الشفق المريخي ، لأن المريخ ليس لديه مجال مغناطيسي عالمي. وتنتج فينوس أ نوع الشفق تختلف عن الكواكب الأخرى أيضًا.
لكن هذا الشفق المذنبي مختلف مرة أخرى. لا يتطلب هذا الشفق القطبي انفجارات شمسية نشطة بشكل خاص. بدلاً من ذلك ، يؤدي تفاعل الرياح الشمسية والبلازما المذنبة إلى تسريع موضعي لجزيئات الرياح الشمسية التي تؤدي إلى الشفق القطبي.
كما كتب المؤلفون في ورقتهم ، '... يحدث الشفق القطبي المذنبي حتى في غياب انفجارات الجسيمات ذات الطاقة الشمسية.'
كانت مهمة Rosetta التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية مهمة رائدة. كانت أول مركبة فضائية تدور حول مذنب ، وأول مركبة تسافر بجانب مذنب أثناء مغامرتها في النظام الشمسي الداخلي. كانت أيضًا أول مهمة لوضع مركبة هبوط على مذنب ، على الرغم من أن فيلة لاندر تم اختتام المهمة.
الآن يمكنه إضافة اكتشاف أول شفق مذنب إلى تلك القائمة.
أكثر:
- خبر صحفى: أدوات SwRI على متن روزيتا تساعد في الكشف عن الشفق الفوقي غير المتوقع في مكان قريب
- بحث جديد: تم تحديد الشفق القطبي فوق البنفسجي البعيد عند المذنب 67P / Churyumov-Gerasimenko
- الكون اليوم: المريخ به الشفق القطبي أيضًا ، لا يمكننا رؤيتها