أكبر أقمار كوكب المشتري جميعها لها شفق يتوهج باللون الأحمر الغامق وأكثر إشراقًا من أقمار المشتري: ScienceAlert

يشتهر كوكب المشتري بمظهره المذهل الشفق، شكرًا جزيلاً على جونو المداري و الصور الحديثة التي اتخذتها تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST). مثل الأرض ، تنتج هذه العروض المبهرة عن تفاعل الجسيمات الشمسية المشحونة مع المجال المغناطيسي للمشتري والغلاف الجوي.

على مر السنين ، اكتشف علماء الفلك أيضًا شفقًا خافتًا في أجواء أكبر أقمار المشتري (المعروف أيضًا باسم “أقمار الجليلهذه هي أيضًا نتيجة التفاعل ، في هذه الحالة ، بين المجال المغناطيسي للمشتري والجسيمات المنبعثة من الغلاف الجوي للأقمار.

لطالما كان اكتشاف هذه الشفق الخافت يمثل تحديًا بسبب ضوء الشمس المنعكس من أسطح الأقمار التي تغسل بصماتها الضوئية تمامًا. في سلسلة من الأوراق الحديثة، قام فريق بقيادة جامعة بوسطن ومعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (بدعم من وكالة ناسا) برصد أقمار الجليل أثناء مرورها في ظل كوكب المشتري.

كشفت هذه الملاحظات أن آيو ويوروبا وجانيميد وكاليستو جميعهم يختبرون شفق الأكسجين في أجواءهم. علاوة على ذلك ، فإن هذه الشفق هي حمراء عميقة وأكثر سطوعًا بنحو 15 مرة من الأنماط الخضراء المألوفة التي نراها على الأرض.

ضم فريق البحث علماء فلك من مركز فيزياء الفضاء (CSP) في جامعة بوسطن ، و قسم علوم الجيولوجيا والكواكب (GPS) في Caltech ، و مختبر فيزياء الغلاف الجوي والفضاء (LASP) في جامعة كولورادو ، علوم الأرض والكواكب في جامعة كاليفورنيا في بيركلي ، مرصد تلسكوب ذو عينين كبير (LBT) ، و معهد الجنوب الغربي للبحوث (SwRI) ، و معهد علوم الكواكب (PSI) ، و معهد لايبنيز للفيزياء الفلكية بوتسدام (AIP) و مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا.

الدراستان بعنوان “الشفق البصري لأوروبا وجانيميد وكاليستو” و “الشفق البصري لآيو في ظل المشتري، “ظهر يوم 16 فبراير في مجلة علوم الكواكب.

جمعت ملاحظات الفريق البيانات من مرصد كيك مطياف إيكيل عالي الدقة (HIRES) مع أطياف عالية الدقة من تلسكوب ذو عينين كبير (LBT) و مرصد اباتشي بوينت (APO).

تم توقيت هذه الملاحظات لرؤية Io و Europa و Ganymede و Callisto عندما دخلوا في ظل المشتري لتجنب التداخل من أشعة الشمس المنعكسة على أسطحهم. كشفت هذه البيانات عن معلومات قيمة تتعلق بتكوين أجواء الأقمار ، والتي تضمنت غاز الأكسجين (كما هو متوقع).

أوضحت كاثرين دي كلير ، أستاذة معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا والمؤلفة الرئيسية لإحدى ورقتين ، في مرصد كيك بيان صحفي:

“هذه الملاحظات صعبة لأنه في ظل كوكب المشتري تكون الأقمار غير مرئية تقريبًا. الضوء المنبعث من الشفق الخافت هو التأكيد الوحيد على أننا وجهنا التلسكوب إلى المكان الصحيح. يخبرنا سطوع الألوان المختلفة للشفق القطبي بماذا من المحتمل أن تكون الأغلفة الجوية لهذه الأقمار مكونة من. نجد أن الأكسجين الجزيئي ، تمامًا مثل ما نتنفسه هنا على الأرض ، هو على الأرجح المكون الرئيسي للأغلفة الجوية للقمر الجليدية. “

أظهرت جميع أقمار الجليل الأربعة نفس الشفق القطبي الأكسجين ، على غرار ما نراه مع الشفق القطبي و أستراليس (ال الأضواء الشمالية والجنوبية) هنا على الأرض.

في حالة Europa و Ganymede و Callisto ، يرجع محتوى الأكسجين في غلافها الجوي إلى التحلل الضوئي ، وهي عملية يتصاعد فيها الجليد المائي ويتفكك بواسطة الإشعاع الشمسي إلى غاز الهيدروجين والأكسجين. في حالة Io ، ينتج الأكسجين عن ثاني أكسيد الكبريت (المنبعث من العديد من البراكين التي تنتشر على سطحه) يتفاعل مع الإشعاع الشمسي لتكوين أول أكسيد الكبريت والأكسجين الأولي.

ولكن بسبب الغلاف الجوي الأرق بكثير ، يضيء هذا الأكسجين باللون الأحمر العميق و (بالنسبة لأوروبا وجانيميد) في أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء – وهذا الأخير لا يمكن اكتشافه للعين البشرية.

بسبب النشاط البركاني لآيو ، فإن الأملاح مثل كلوريد الصوديوم وكلوريد البوتاسيوم موجودة أيضًا في الغلاف الجوي ، حيث يتم تكسيرها أيضًا بواسطة الإشعاع الشمسي. يؤدي هذا إلى شفق قطبي على Io ينبعث منه وهج أصفر برتقالي (ناتج عن الصوديوم) ويتوهج في الأشعة تحت الحمراء (بسبب البوتاسيوم).

كانت هذه هي المرة الأولى التي يلاحظ فيها علماء الفلك توهج الأشعة تحت الحمراء في الغلاف الجوي لهذه الأقمار. علاوة على ذلك ، كشفت القياسات الجديدة أيضًا عن أدلة قليلة على وجود بخار الماء ، والذي كان يُعتقد سابقًا أنه مكون في الغلاف الجوي لأوروبا وجانيميد وكاليستو.

يُفترض أن الأقمار الثلاثة تحتوي على محيطات داخلية تحت أسطحها الجليدية ، وهناك أيضًا بعض الأدلة المؤقتة على أن بخار الماء في الغلاف الجوي لأوروبا قد يكون ناتجًا عن نشاط عمود. يُعتقد أن هذه الأعمدة مرتبطة بالمحيط الداخلي للقمر أو الخزانات السائلة داخل غلافه الجليدي.

أظهرت الملاحظات أيضًا كيف يتسبب المجال المغناطيسي المائل لكوكب المشتري في تغير السطوع في الشفق مع دوران الغاز العملاق. إن ميل هذا المجال ، على بعد 10 درجات تقريبًا من محور دوران المشتري مقارنة بإمالة الأرض 11 درجة ، يعني أن الأقمار ستواجه تفاعلًا أكبر في أوقات معينة من مدارها.

أخيرًا ، لاحظوا أيضًا كيف استجاب الغلاف الجوي بسرعة للتغيرات في درجات الحرارة الناتجة عن الانتقال بين التعرض لأشعة الشمس والمرور داخل ظل المشتري. قال كارل شميدت ، أستاذ علم الفلك بجامعة بوسطن والمؤلف الرئيسي للورقة الثانية:

“يصبح صوديوم آيو خافتًا للغاية في غضون 15 دقيقة من دخوله إلى ظل المشتري ، ولكن الأمر يستغرق عدة ساعات للتعافي بعد ظهوره في ضوء الشمس. هذه الخصائص الجديدة مفيدة حقًا لفهم كيمياء الغلاف الجوي لآيو. ومن الرائع أن الكسوف بواسطة كوكب المشتري يقدم تجربة طبيعية تعرف على كيفية تأثير ضوء الشمس على غلافه الجوي “.

أضافت هذه الملاحظات الأخيرة الإثارة لما هو بالفعل مجال بحث مثير للغاية. في السنوات المقبلة ، سترسل وكالات الفضاء المزيد من المستكشفين الآليين إلى أوروبا وجانيميد – يوروبا كليبر التابع لناسا ومستكشف القمر الجليدي (JUICE) التابع لوكالة الفضاء الأوروبية.

ستقوم هذه المهمات بإجراء رحلات طيران متعددة لهذه الأقمار ، وجمع البيانات عن تكوينات الغلاف الجوي والأسطح ، ومحاولة تحديد مؤشرات الحياة المحتملة في المناطق الداخلية (“البصمات الحيوية”). رؤية هذه الشفق الأحمر الساطع عن قرب لن يكون أقل من أن يسقط الفك!

تم نشر هذه المقالة في الأصل بواسطة الكون اليوم. إقرأ ال المقالة الأصلية.