تويت
يبدو البرق على المشتري غامضًا بعض الشيء. لكن بفضل الجهود الأخيرة التي يبذلها مسبار جونو، فنحن نعلم الآن أنه يشبه البرق على الأرض أكثر مما كنا نعتقد، ولكنه لا يزال غريبًا أيضًا.
لقد كشفت البيانات المأخوذة من مسبار جونو أنه على عكس القياسات السابقة، فإن البرق على العملاق الغازي يحدث في ترددات الميجا هيرتز، ويحدث بشكل أكثر تكرارًا مما كان يعتقد، ولكنه يبدو أيضًا متوضعًا على أقطاب الكوكب.
لقد نشرت النتائج المفصلة في ورقتين جديدتين.
الجو القاسي لكوكب المشترى مليء بالعواصف؛ لذلك وجود البرق أمر منطقي. لقد افتُرِض هذا منذ فترة طويلة، هذا ما أوضحه المسبار الفضائي فويجر 1 عندما طار بالقرب من المشتري في مارس 1979، وأكدتها ملاحظات المتابعة التي قام بها فويجر 2، جاليليو، وكاسيني.
كشف المسبار الفضائي فويجر عن إشارات الراديو ذات التردد المنخفض، كان يطلق عليها اسم “الصافرات” لأنها تشبه صوت صفير الطيور. لكنها كانت لا تزال تبدو غريبةً مقارنةً مع البرق الأرضي.
يقول شانون براون “Shannon Brown” من مختبر الدفع النفاث التابع لناسا: «بغض النظر عن الكوكب الذي توجد عليه؛ فإن صواعق البرق تعمل مثل مرسلات لموجات الراديو عندما تومض عبر السماء.
لكن ما قبل جونو، كانت جميع إشارات البرق التي سجلتها المركبات الفضائية محدودةً إما بالكشافات البصرية أو على نطاق الكيلوهرتز من الطيف الراديوي، على الرغم من البحث عن إشارات في نطاق الميجاهرتز، أي الترددات الأعلى. قُّدمت العديد من النظريات لتفسير ذلك، ولكن لم يُتحصّل على نظرية كاملة كجواب نهائي».
الآن، وللمرة الأولى، اكتشف فريق براون إشارات راديو البرق في الغلاف الجوي والتي تدعى “سفيركس، sferics” في نطاق الميجاهرتز، ويرجع الفضل في ذلك إلى مجموعة أدوات جونو الجديدة فائقة الحساسية، وعلى وجه الخصوص، جهاز قياس إشعاع الميكروويف، الذي يمكنه الكشف عن الانبعاثات الراديوية في نطاق واسع من الترددات.
يقول براون: «في بيانات من أول ثماني تحليقات حول الكوكب، رصد جهاز جونو لقياس إشعاع الميكروويف 377 تفريغًا للبرق.
لقد تم التسجيل في نطاق الميجا هيرتز بالإضافة إلى نطاق الجيجا هيرتز، وهو ما يمكن أن نجده في انبعاثات البرق الأرضية. نعتقد أن السبب الوحيد الذي يجعلنا نراه هو أن جونو اقترب أكثر من أي وقت مضى من البرق، وصرنا نبحث في ترددات الراديو التي تمر بسهولة عبر الغلاف الأيوني للمشتري».
لكن الفريق لاحظ أيضا شيئًا لا يشبه الأرض بالمرة؛ نشاط البرق في كوكب المشتري يتجمع حول أقطابه ولا يوجد شيء عند خط الاستواء. على الأرض، العكس هو الصحيح، ويعتقد الفريق أن الأمر له علاقة بالحرارة.
على الأرض، يوفر إشعاع الشمس دفءًا أكثر عند خط الاستواء، ولهذا السبب فإن المنطقة الاستوائية بين خطوط العرض المدارية دافئة جدًا وعاصفة، أما على كوكب المشتري العملاق الغازي، الذي يبعد خمس أضعاف مسافة الأرض عن الشمس، يوفر الإشعاع الشمسي الأكثر لطفًا الدفء الأكبر لخط استواء الكوكب أيضًا، ولكن له تأثير مختلف؛ فهو يعمل على استقرار الغلاف الجوي العلوي للكوكب، مما يمنع التدفقات الدافئة من الارتفاع من الأسفل للأعلى.
لا يواجه القطبان هذه الإشعاعات المستقرة، لذا يمكن للغازات الدافئة من باطن الكوكب أن ترتفع إلى الغلاف الجوي العلوي.
هذا، كما يعتقد العلماء، يتحرك بالحمل الحراري الجوي، والذي بدوره يخلق عواصف هائلةً.
ومع ذلك، يبدو أن البرق أكثر نشاطًا في نصف الكرة الشمالي للكوكب، وهو الأمر الذي لم يجد له الباحثون أي تفسير بعد.
هناك شكل آخر للبرق على كوكب المشتري يشبه برق الأرض. في الورقة الثانية، يقدم علماء من أكاديمية العلوم التشيكية أكبر قاعدة بيانات لصافرات الترددات الضعيفة والتي تدعى “جوفيان”، اسم يطلق على آلهة المشتري في الأساطير القديمة.
صافرات whistlers: هي موجة كهرومغناطيسية منخفضة التردد أو VLF (راديو) متولدة عن الصواعق أو البرق.
سجل الفريق أكثر من 1600 إشارة مقارنةً بـ 167 نقطة فقط تم جمعها من قبل فويجر 1. وقد رصدوا معدلات الذروة لأربع صواعق في الثانية، على غرار المعدلات التي لوحظت في العواصف الرعدية للأرض. بعكس فويجر الذي كشف صاعقةً رعديةً واحدةً كل بضع ثوانٍ.
وتمثل هذه النتائج معًا أكثر النظريات تفصيلًا وشموليةً للصواعق والبرق على كوكب المشتري حتى الآن، وتقدم أدلةً مهمةً على اكتشاف الديناميكيات المعقدة التي تخفيها طبقات الكوكب الغامضة العاصفة.
وقال براون: «هذه النتائج يمكن أن تساعد في تحسين فهمنا لتكوين وتداول وتدفق الطاقة على المشتري».
وقد نشرت الورقتان البحثيتان في دوريتي نيتشر وعلم فلك الطبيعة، على التوالي.
لقد كشفت البيانات المأخوذة من مسبار جونو أنه على عكس القياسات السابقة، فإن البرق على العملاق الغازي يحدث في ترددات الميجا هيرتز، ويحدث بشكل أكثر تكرارًا مما كان يعتقد، ولكنه يبدو أيضًا متوضعًا على أقطاب الكوكب.
لقد نشرت النتائج المفصلة في ورقتين جديدتين.
الجو القاسي لكوكب المشترى مليء بالعواصف؛ لذلك وجود البرق أمر منطقي. لقد افتُرِض هذا منذ فترة طويلة، هذا ما أوضحه المسبار الفضائي فويجر 1 عندما طار بالقرب من المشتري في مارس 1979، وأكدتها ملاحظات المتابعة التي قام بها فويجر 2، جاليليو، وكاسيني.
كشف المسبار الفضائي فويجر عن إشارات الراديو ذات التردد المنخفض، كان يطلق عليها اسم “الصافرات” لأنها تشبه صوت صفير الطيور. لكنها كانت لا تزال تبدو غريبةً مقارنةً مع البرق الأرضي.
يقول شانون براون “Shannon Brown” من مختبر الدفع النفاث التابع لناسا: «بغض النظر عن الكوكب الذي توجد عليه؛ فإن صواعق البرق تعمل مثل مرسلات لموجات الراديو عندما تومض عبر السماء.
لكن ما قبل جونو، كانت جميع إشارات البرق التي سجلتها المركبات الفضائية محدودةً إما بالكشافات البصرية أو على نطاق الكيلوهرتز من الطيف الراديوي، على الرغم من البحث عن إشارات في نطاق الميجاهرتز، أي الترددات الأعلى. قُّدمت العديد من النظريات لتفسير ذلك، ولكن لم يُتحصّل على نظرية كاملة كجواب نهائي».
الآن، وللمرة الأولى، اكتشف فريق براون إشارات راديو البرق في الغلاف الجوي والتي تدعى “سفيركس، sferics” في نطاق الميجاهرتز، ويرجع الفضل في ذلك إلى مجموعة أدوات جونو الجديدة فائقة الحساسية، وعلى وجه الخصوص، جهاز قياس إشعاع الميكروويف، الذي يمكنه الكشف عن الانبعاثات الراديوية في نطاق واسع من الترددات.
يقول براون: «في بيانات من أول ثماني تحليقات حول الكوكب، رصد جهاز جونو لقياس إشعاع الميكروويف 377 تفريغًا للبرق.
لقد تم التسجيل في نطاق الميجا هيرتز بالإضافة إلى نطاق الجيجا هيرتز، وهو ما يمكن أن نجده في انبعاثات البرق الأرضية. نعتقد أن السبب الوحيد الذي يجعلنا نراه هو أن جونو اقترب أكثر من أي وقت مضى من البرق، وصرنا نبحث في ترددات الراديو التي تمر بسهولة عبر الغلاف الأيوني للمشتري».
لكن الفريق لاحظ أيضا شيئًا لا يشبه الأرض بالمرة؛ نشاط البرق في كوكب المشتري يتجمع حول أقطابه ولا يوجد شيء عند خط الاستواء. على الأرض، العكس هو الصحيح، ويعتقد الفريق أن الأمر له علاقة بالحرارة.
على الأرض، يوفر إشعاع الشمس دفءًا أكثر عند خط الاستواء، ولهذا السبب فإن المنطقة الاستوائية بين خطوط العرض المدارية دافئة جدًا وعاصفة، أما على كوكب المشتري العملاق الغازي، الذي يبعد خمس أضعاف مسافة الأرض عن الشمس، يوفر الإشعاع الشمسي الأكثر لطفًا الدفء الأكبر لخط استواء الكوكب أيضًا، ولكن له تأثير مختلف؛ فهو يعمل على استقرار الغلاف الجوي العلوي للكوكب، مما يمنع التدفقات الدافئة من الارتفاع من الأسفل للأعلى.
لا يواجه القطبان هذه الإشعاعات المستقرة، لذا يمكن للغازات الدافئة من باطن الكوكب أن ترتفع إلى الغلاف الجوي العلوي.
هذا، كما يعتقد العلماء، يتحرك بالحمل الحراري الجوي، والذي بدوره يخلق عواصف هائلةً.
ومع ذلك، يبدو أن البرق أكثر نشاطًا في نصف الكرة الشمالي للكوكب، وهو الأمر الذي لم يجد له الباحثون أي تفسير بعد.
هناك شكل آخر للبرق على كوكب المشتري يشبه برق الأرض. في الورقة الثانية، يقدم علماء من أكاديمية العلوم التشيكية أكبر قاعدة بيانات لصافرات الترددات الضعيفة والتي تدعى “جوفيان”، اسم يطلق على آلهة المشتري في الأساطير القديمة.
صافرات whistlers: هي موجة كهرومغناطيسية منخفضة التردد أو VLF (راديو) متولدة عن الصواعق أو البرق.
سجل الفريق أكثر من 1600 إشارة مقارنةً بـ 167 نقطة فقط تم جمعها من قبل فويجر 1. وقد رصدوا معدلات الذروة لأربع صواعق في الثانية، على غرار المعدلات التي لوحظت في العواصف الرعدية للأرض. بعكس فويجر الذي كشف صاعقةً رعديةً واحدةً كل بضع ثوانٍ.
وتمثل هذه النتائج معًا أكثر النظريات تفصيلًا وشموليةً للصواعق والبرق على كوكب المشتري حتى الآن، وتقدم أدلةً مهمةً على اكتشاف الديناميكيات المعقدة التي تخفيها طبقات الكوكب الغامضة العاصفة.
وقال براون: «هذه النتائج يمكن أن تساعد في تحسين فهمنا لتكوين وتداول وتدفق الطاقة على المشتري».
وقد نشرت الورقتان البحثيتان في دوريتي نيتشر وعلم فلك الطبيعة، على التوالي.