حتى بعد عقود من الدراسة ، لا يزال الغلاف الجوي لكوكب المشتري يمثل لغزًا للعلماء. بما يتوافق مع حجم الكوكب ، فإن غلافه الجوي هو الأكبر في النظام الشمسي ، حيث يمتد على ارتفاع يزيد عن 5000 كيلومتر (3000 ميل) ويتفاخر بدرجات حرارة وضغط متطرفين. علاوة على ذلك ، يختبر الغلاف الجوي للكوكب أقوى الشفق القطبي في النظام الشمسي.
كانت دراسة هذه الظاهرة أحد الأهداف الرئيسية لـ جونومسبار التي وصلت إلى كوكب المشتري في 5 يوليو 2016 . ومع ذلك ، بعد تحليل البيانات التي تم جمعها بواسطة أدوات المسبار ، والعلماء في مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز (JHUAPL) فوجئ بأن العواصف المغناطيسية القوية لكوكب المشتري ليس لها نفس المصدر كما هو الحال على الأرض.
الدراسة التي توضح تفاصيل هذه النتائج ، ' تسريع الإلكترون المنفصل والنطاق العريض في الشفق القوي للمشتري '، ظهر مؤخرًا في المجلة العلميةطبيعة سجية.بقيادة Barry Mauk ، وهو عالم في JHUAPL ، حلل الفريق البيانات التي تم جمعها بواسطة Juno’s Ultraviolet Spectrograph (UVS) و Jovian Energetic Particle Detector Instrument (JEDI) لدراسة المناطق القطبية لكوكب المشتري.
الصور الشفقية فوق البنفسجية لكوكب المشتري من أداة Juno Ultraviolet Spectrograph. الائتمان: ناسا / SwRI / راندي جلادستون
كما هو الحال مع الأرض ، على كوكب المشتري ، الشفق القطبي هو نتيجة للإشعاع المكثف والمجال المغناطيسي للمشتري. عندما يصطف هذا الغلاف المغناطيسي مع الجسيمات المشحونة ، يكون له تأثير تسريع الإلكترونات نحو الغلاف الجوي عند مستويات طاقة عالية. أثناء فحص بيانات جونو ، لاحظ فريق JHUAPL توقيعات الإلكترونات المتسارعة نحو الغلاف الجوي لجوفيان عند مستويات طاقة تصل إلى 400000 إلكترون فولت.
هذا أعلى بحوالي 10 إلى 30 مرة مما نشهده هنا على الأرض ، حيث نحتاج فقط إلى عدة آلاف من الفولتات لتوليد أشد شفق قطبي. بالنظر إلى أن كوكب المشتري يمتلك أقوى الشفق في النظام الشمسي ، لم يفاجأ الفريق برؤية مثل هذه القوى القوية تعمل داخل الغلاف الجوي للكوكب. لكن الأمر المثير للدهشة هو أن هذا لم يكن مصدر الشفق القطبي الأشد.
كما أوضح الدكتور موك ، الذي يقود فريق التحقيق لأداة JEDI المبنية من APL وكان المؤلف الرئيسي للدراسة ، في JHUAPL خبر صحفى :
'في كوكب المشتري ، سبب ألمع الشفق القطبي هو نوع من عملية التسارع المضطرب التي لا نفهمها جيدًا. هناك تلميحات في أحدث بياناتنا تشير إلى أنه عندما تصبح كثافة الطاقة للجيل الشفقي أقوى وأقوى ، تصبح العملية غير مستقرة وتتولى عملية تسريع جديدة. لكن سيتعين علينا مواصلة النظر في البيانات '.
صورة مجمّعة باستخدام بيانات من مطياف جونو فوق البنفسجي ، والتي تحدد مسار قراءات جونو للشفق القطبي للمشتري. الائتمان: ناسا / SwRI / راندي جلادستون
يمكن أن يكون لهذه النتائج آثار مهمة على دراسة كوكب المشتري ، الذي لا يزال تكوينه وديناميكيات الغلاف الجوي مصدرًا للغموض. كما أن لها آثارًا أو دراسة عمالقة الغازات الشمسية وأنظمة الكواكب. في العقود الأخيرة ، كشفت دراسة هذه الأنظمة عن مئات من عمالقة الغاز التي تراوحت في الحجم من كونها تشبه نبتون إلى أضعاف حجم كوكب المشتري (المعروف أيضًا باسم 'المشتري الفائق').
أظهرت هذه الكواكب الغازية العملاقة أيضًا اختلافات كبيرة في المدار ، تتراوح من كونها قريبة جدًا من شموسها إلى بعيدة جدًا (أي 'كواكب ساخنة' إلى 'عمالقة الغاز البارد'). من خلال دراسة قدرة المشتري على تسريع الجسيمات المشحونة ، سيتمكن علماء الفلك من تقديم تخمينات أكثر تعليماً حول طقس الفضاء ، والبيئات الإشعاعية ، والمخاطر التي تشكلها لبعثات الفضاء.
سيكون هذا مفيدًا عندما يحين وقت القيام بمهام مستقبلية إلى المشتري ، بالإضافة إلى الفضاء السحيق وربما حتى الفضاء بين النجوم. كما أوضح موك:
'الطاقات الأعلى التي نلاحظها داخل المناطق الشفقية لكوكب المشتري هائلة. هذه الجسيمات النشطة التي تخلق الشفق هي جزء من القصة في فهم الأحزمة الإشعاعية لكوكب المشتري ، والتي تشكل مثل هذا التحدي لجونو ومهمات المركبات الفضائية القادمة إلى المشتري قيد التطوير. لطالما كانت الهندسة حول الآثار المنهكة للإشعاع تمثل تحديًا لمهندسي المركبات الفضائية للقيام بمهمات في الأرض وفي أي مكان آخر في النظام الشمسي. ما نتعلمه هنا ، ومن المركبات الفضائية مثل وكالة ناسا مسابر فان ألين و رسائل الوسائط المتعددة التي تستكشف الغلاف المغناطيسي للأرض ، ستعلمنا الكثير عن طقس الفضاء وحماية المركبات الفضائية ورواد الفضاء في بيئات الفضاء القاسية. تعتبر مقارنة العمليات في كوكب المشتري والأرض قيمة للغاية في اختبار أفكارنا حول كيفية عمل فيزياء الكواكب '.
قبلجونومن المقرر اختتام المهمة (في فبراير 2018) ، ومن المرجح أن يكشف المسبار عن أشياء كثيرة جدًا حول تكوين الكوكب ، ومجال الجاذبية ، والمجال المغناطيسي ، والغلاف المغناطيسي القطبي. من خلال القيام بذلك ، سوف يعالج الألغاز التي طال أمدها حول كيفية تشكل الكوكب وتطوره ، والتي ستسلط الضوء أيضًا على تاريخ النظام الشمسي والأنظمة الشمسية الإضافية.
قراءة متعمقة: JHUAPL و طبيعة سجية