اكتشف العلماء الذين يدرسون البيانات من مركبة الفضاء كاسيني التابعة لناسا وتلسكوب هابل الفضائي أن الشفق القطبي لزحل يتصرف بشكل مختلف عما كان يعتقده العلماء على مدار الـ 25 عامًا الماضية.
وجد الباحثون ، بقيادة جون كلارك من جامعة بوسطن ، أن الشفق القطبي للكوكب ، الذي كان يُعتقد منذ فترة طويلة أنه تقاطع بين كوكب الأرض والمشتري ، يختلف اختلافًا جوهريًا عن تلك التي لوحظت على أي من الكواكب الأخرى. يضم الفريق الذي يحلل بيانات كاسيني الدكتور فرانك كراري ، عالم أبحاث في معهد ساوث ويست للأبحاث في سان أنطونيو ، تكساس ، والدكتور ويليام كورت ، عالم أبحاث في جامعة أيوا ، آيوا سيتي.
التقط هابل صوراً فوق بنفسجية للشفق القطبي لزحل على مدى عدة أسابيع ، بينما سجلت أداة علوم موجات البلازما والراديو الخاصة بكاسيني زيادة في الانبعاثات الراديوية من نفس المناطق ، وقياس مطياف البلازما وأدوات قياس المغنطيسية من كاسيني شدة الشفق بضغط الشمس ريح. تم الجمع بين هذه المجموعات من القياسات لتقديم لمحة أكثر دقة حتى الآن عن الشفق القطبي لزحل ودور الرياح الشمسية في توليدها. سيتم نشر النتائج في عدد 17 فبراير من مجلة نيتشر.
تظهر النتائج أن الشفق القطبي لزحل يختلف من يوم لآخر ، كما هو الحال على الأرض ، حيث يتحرك في بعض الأيام ويبقى ثابتًا في أيام أخرى. ولكن بالمقارنة مع الأرض ، حيث يستمر السطوع الدراماتيكي للشفق القطبي حوالي 10 دقائق فقط ، يمكن أن يستمر زحل لعدة أيام.
تظهر الملاحظات أيضًا أن المجال المغناطيسي للشمس والرياح الشمسية قد يلعبان دورًا أكبر بكثير في الشفق القطبي لزحل مما كان يُعتقد سابقًا. تُظهر صور هابل أن الشفق القطبي يظل أحيانًا ثابتًا بينما يدور الكوكب تحته ، كما هو الحال على الأرض ، ولكنه يُظهر أيضًا أن الشفق القطبي يتحرك أحيانًا جنبًا إلى جنب مع زحل بينما يدور حول محوره ، كما هو الحال على كوكب المشتري. يشير هذا الاختلاف إلى أن الشفق القطبي لزحل مدفوع بطريقة غير متوقعة بواسطة المجال المغناطيسي للشمس والرياح الشمسية ، وليس عن طريق اتجاه المجال المغناطيسي للرياح الشمسية.
قال كراري: 'كل من الشفق القطبي للأرض وزحل مدفوعان بموجات الصدمة في الرياح الشمسية والمجالات الكهربائية المستحثة'. 'إحدى المفاجآت الكبيرة كانت أن المجال المغناطيسي الموجود في الرياح الشمسية يلعب دورًا أصغر في كوكب زحل.'
على الأرض ، عندما يشير المجال المغناطيسي للرياح الشمسية إلى الجنوب (عكس اتجاه المجال المغناطيسي للأرض) ، تتلاشى الحقول المغناطيسية جزئيًا ، ويكون الغلاف المغناطيسي 'مفتوحًا'. هذا يسمح لضغط الرياح الشمسية والمجالات الكهربائية بالدخول ، ويسمح لهم بالتأثير بقوة على الشفق القطبي. إذا لم يكن المجال المغناطيسي للرياح الشمسية باتجاه الجنوب ، فإن الغلاف المغناطيسي 'مغلق' ولا يمكن دخول ضغط الرياح الشمسية والمجالات الكهربائية. 'بالقرب من زحل ، رأينا مجالًا مغناطيسيًا للرياح الشمسية لم يكن قط بقوة في الشمال أو الجنوب. لم يكن لاتجاه المجال المغناطيسي للرياح الشمسية تأثير كبير على الشفق القطبي. وعلى الرغم من ذلك ، ظل ضغط الرياح الشمسية والمجال الكهربائي يؤثران بقوة على النشاط الشفقي '. يظهر الشفق القطبي ، الذي يُنظر إليه من الفضاء ، على شكل حلقة من الطاقة تدور حول المنطقة القطبية للكوكب. يتم تحفيز العروض الشفقية عندما تتفاعل الجسيمات المشحونة في الفضاء مع الغلاف المغناطيسي للكوكب وتتدفق إلى الغلاف الجوي العلوي. ينتج عن الاصطدام بالذرات والجزيئات ومضات من الطاقة المشعة على شكل ضوء. تتولد موجات الراديو من الإلكترونات وهي تسقط باتجاه الكوكب.
لاحظ الفريق أنه على الرغم من أن الشفق القطبي لزحل يشترك في الخصائص مع الكواكب الأخرى ، إلا أنها تختلف اختلافًا جوهريًا عن تلك الموجودة على الأرض أو كوكب المشتري. عندما يصبح الشفق القطبي لزحل أكثر إشراقًا وبالتالي أكثر قوة ، يتقلص قطر حلقة الطاقة التي تحيط بالقطب. في زحل ، على عكس أي من الكواكب الأخرى ، يصبح الشفق القطبي أكثر سطوعًا على الحدود الليلية والنهارية للكوكب حيث تزداد شدة العواصف المغناطيسية. في أوقات معينة ، تكون الحلقة الشفقية لزحل أشبه باللولب ، ولا ترتبط نهاياتها بينما تدور العاصفة المغناطيسية حول القطب.
تظهر النتائج الجديدة بعض أوجه التشابه بين الشفق القطبي لزحل والأرض: يبدو أن موجات الراديو مرتبطة بألمع النقاط الشفقية. قال كورث: 'نعلم أنه على الأرض ، تأتي موجات راديوية مماثلة من أقواس شفقية لامعة ، ويبدو أن الأمر نفسه ينطبق على زحل'. 'هذا التشابه يخبرنا أنه على أصغر المقاييس ، فإن الفيزياء التي تولد موجات الراديو هذه تشبه تمامًا ما يحدث على الأرض ، على الرغم من الاختلافات في موقع وسلوك الشفق.'
الآن مع وجود كاسيني في مدار حول زحل ، سيتمكن الفريق من إلقاء نظرة مباشرة على كيفية تولد الشفق القطبي على الكوكب. سيقومون بعد ذلك بالتحقيق في كيفية قيام المجال المغناطيسي للشمس بتغذية الشفق القطبي لزحل ومعرفة المزيد من التفاصيل حول الدور الذي قد تلعبه الرياح الشمسية. يعد فهم الغلاف المغناطيسي لكوكب زحل أحد الأهداف العلمية الرئيسية لبعثة كاسيني.
للحصول على أحدث الصور والمعلومات حول مهمة Cassini-Huygens ، قم بزيارة http://saturn.jpl.nasa.gov و http://www.nasa.gov/cassini .
مهمة Cassini-Huygens هي مهمة تعاونية بين وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية ووكالة الفضاء الإيطالية. يُدير مختبر الدفع النفاث ، وهو قسم تابع لمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في باسادينا ، مهمة مكتب علوم الفضاء التابع لناسا بواشنطن العاصمة.
المصدر الأصلي: بيان صحفي لوكالة ناسا / مختبر الدفع النفاث
