اندازه‌گیری سرعت باد‌های قدرتمند سیاره مشتری

سیاره مشتری به خاطر لایه‌های گازی قرمز و سفیدی که به وضوح قابل مشاهده است مشهور است. این سیاره دارای ابر‌های گازی در حال حرکت است که ستاره شناسان به طور سنتی از آن‌ها برای ردیابی باد‌ها در لایه‌های پایینتر جو مشتری استفاده می‌کنند.

به گزارش فرادید به نقل از ESO، ستاره شناسان موفق به مشاهده درخش‌هایی معروف به شفق قطبی در نزدیکی قطب‌های مشتری شده‌اند که به نظر می‌رسد با باد‌های شدید در جو فوقانی سیاره همراه است. اندازه‌گیری سرعت باد در استراتوسفر مشتری با استفاده از تکنیک ردیابی ابرها، به دلیل عدم وجود ابر در این قسمت از جو غیرممکن است.

با این حال، به ستاره شناسان یک وسیله اندازه گیری جایگزین در قالب دنباله دار ۹ Shoemaker - Levy ارائه شد که در سال ۱۳۷۳ به طرز چشمگیری با این غول گازی برخورد کرد. این برخورد مولکول‌های جدید را در استراتوسفر مشتری تولید کرد.

تیمی از ستاره شناسان به سرپرستی Thibault Cavalie از آزمایشگاه فضایی Bordeaux در فرانسه، توانسته اند یکی از این مولکول‌های هیدروژن سیانید را برای اندازه گیری مستقیم "جت"های استراتوسفری در مشتری ردیابی کنند.

این تیم برای تجزیه و تحلیل مولکول‌های هیدروژن سیانید که از زمان برخورد دنباله‌دار در استراتوسفر مشتری در حرکت بوده‌اند، از ۴۲ آنتن با دقت بالای ALMA واقع در شیلی استفاده کردند. داده‌های ALMA به دانشمندان امکان اندازه گیری تغییرات داپلر تغییرات بسیار کوچک در فرکانس تابش ساطع شده توسط مولکولها- ناشی از باد‌های موجود در این منطقه از سیاره را میدهد.

داده‌های ALMA به دانشمندان امکان اندازه گیری تغییرات داپلر۔ تغییرات بسیار کوچک در فرکانس تابش ساطع شده توسط مولکولها۔ ناشی از باد‌های موجود در این منطقه از سیاره را میدهد.

کاوالی می‌گوید: «چشمگیرترین نتیجه، وجود جت‌های قوی با سرعت بیش از ۴۰۰ متر بر ثانیه است که در زیر شفق‌های قطبی و در نزدیک قطب‌ها واقع شده است. این سرعت باد معادل ۱۴۵۰ کیلومتر در ساعت است، یعنی بیش از دو برابر حداکثر سرعت طوفان در لکه سرخ بزرگ مشتری، و بیش از سه برابر سرعت بادی است که در قویترین گردباد‌های زمین اندازه گیری شده است.»

علاوه بر باد‌های قطبی شگفت انگیز، تیم تحقیقاتی برای اولین بار با کمک ALMA و با اندازه گیری مستقیم سرعت آنها، توانست وجود باد‌های استراتوسفری قوی را در اطراف استوای سیاره تایید کند.

کاوالی می‌گوید:«نتایج ALMA دریچه جدیدی را برای مطالعه مناطق شفق قطبی مشتری باز می‌کند که تا چند ماه پیش برای ما واقعا غیرمنتظره بود.»

مشتری را بهتر بشناسیم

مُشتَری (که به نام‌های هُرمُز، بِرجیس، اورمزد، زاوش، ژوپیتر نیز شناخته می‌شود)، بزرگ‌ترین سیاره در سامانه خورشیدی است. این سیارهٔ غول گازی با جرم یک‌هزارم خورشید است، ولی جرمی دو و نیم برابر تمامی دیگر سیاره‌های منظومهٔ خورشیدی دارد و دومین جسم در منظومهٔ خورشیدی بر پایهٔ جرم و حجم است. از نظر دوری از خورشید، مشتری پنجمین سیاره پس از تیر، ناهید، زمین و بهرام است.

در یک نگاه کوتاه، مشتری چهارمین جسم درخشان در آسمان پس از خورشید، ماه و زهره است. اگرچه گهگاه مریخ (بهرام) درخشان‌تر به‌نظر می‌آید. به کمک دوربین دوچشمی برخی از قمر‌های مشتری نیز قابل دیدن می‌باشند.

جرم مشتری ۲٫۵ بار از مجموع جرم دیگر سیاره‌های منظومهٔ خورشیدی بیشتر است. جرم مشتری ۳۱۸ بار بیشتر از جرم زمین است. قطر آن ۱۱ برابر قطر زمین است. مشتری می‌تواند ۱٬۳۰۰ زمین را در خود جای دهد. میانگین دوری آن از خورشید در حدود ۷۷۸ میلیون و ۵۰۰ هزار کیلومتر است یعنی بیشتر از ۵ برابر دوری زمین از خورشید. ستاره‌شناسان با تلسکوپ‌های برپاشده در زمین و ماهواره‌هایی که در مدار زمین می‌گردند به بررسی مشتری می‌پردازند. ایالات متحده تا کنون ۶ فضاپیمای بدون سرنشین را به مشتری فرستاده‌است.

در ژوئیهٔ ۱۹۹۴، هنگامی که ۲۱ تکه از دنباله‌دار شومیکر-لوی ۹ با هواکرهٔ مشتری برخورد کرد، ستاره‌شناسان شاهد رویدادی بسیار تماشایی بودند. این برخورد برانگیزاننده انفجار‌های سهمناکی شد که پاره‌ای از آن‌ها قطری بزرگ‌تر از قطر زمین داشتند.

اتمسفر مشتری

مشتری، گوی غول‌پیکری آمیخته از گاز و مایع است و گمان می‌رود مقداری سطح جامد هم داشته باشد. بین ۸۸ تا ۹۲ درصد این غول سیاره از عنصر هیدروژن و ۸ تا ۱۲ درصد آن از هلیوم تشکیل شده‌است. قطر مشتری در ناحیهٔ استوا ۱۴۲٬۹۸۴ کیلومتر است و بر اساس نظریه‌های ارائه شده این بالاترین طول قطری است که یک سیارهٔ گازی می‌تواند داشته باشد. از این پس، ورود جرم بیشتر این غول سیاره را کوچک‌تر، و فشرده‌تر می‌کند. بنابر اصل ناپایداری کلوین–هلمهولتز هم‌اکنون سالانه حدود ۲ سانتی‌متر از قطر مشتری کاسته می‌شود.

سطح سیاره از ابر‌های ستبر زرد، قرمز، قهوه‌ای و سفید رنگ پوشیده شده‌است. بخش‌های روشن‌تر «ناحیه» و بخش‌های تاریک‌تر «کمربند» نامیده می‌شوند. کمربند‌ها و ناحیه‌ها به موازات استوای سیاره قرار دارند. مشتری همچنین گرانش بسیار نیرومندی دارد. در سطح سیاره نسبت جرمی هیدروژن و هلیم نزدیک به ۷۱ و ۲۴ درصد و ۵ درصد دیگر مواد است.

در ماه مهٔ ۲۰۱۷ دانشمندان مسئول مأموریت فضاپیمای جونو در سازمان ملی هوانوردی و فضایی آمریکا (ناسا) اعلام کردند که توفند‌های بزرگی را در قطب‌های مشتری مشاهده کرده‌اند. این توفند‌ها مانند توفند‌های استوایی بوده و هر کدام با اندازه‌ای نزدیک به زمین، همگی همزمان در کنار هم دیده می‌شوند. این موضوع باعث به چالش کشیده شدن همهٔ فرضیه‌های مورد علاقهٔ سیاره‌شناسان در مورد چگونگی کارکرد مشتری می‌شود. هیچ‌یک از فضاپیما‌های پیشین اعزامی به مشتری هرگز از بالا یا پایین به آن نگاه نکرده بودند.

شکل این توفان‌ها متفاوت از چیزی است که در قطب‌های کیوان دیده می‌شوند. همچنین معلوم نیست که قدمت این توفان‌ها چقدر است و اینکه آیا این توفان‌ها زودتر از توفان‌های موجود در عرض‌های جغرافیایی پایین‌تر مشتری ناپدید می‌شوند؟

اتمسفر مشتری از ۸۶ درصد هیدروژن ۱۴ درصد هلیوم و مقدار ناچیزی متان، آمونیاک، فسفین، آب، استلین، اتان، ژرمانیم و کربن مونوکسید ساخته شده‌است. درصد هیدروژن، بر پایهٔ شمار مولکول‌های موجود در اتمسفر آن است تا جرم کلی آن‌ها.

این سیاره از لایه‌های رنگی از ابر‌ها در ارتفاعات مختلف ساخته شده‌است. مرتفع‌ترین ابر‌های سفید از بلور‌های منجمد آمونیاک و متان ساخته شده‌اند. بخش‌های تاریک‌تر و ابر‌های کم‌بلندا در کمربند‌ها جای گرفته‌اند. پایین‌ترین سطحی را که می‌توان دید از ابر‌های آبی رنگ ساخته شده‌است. دانشمندان امید کشف ابر‌های آب‌دار را در ۷۰ کیلومتری سطح زیرین ابر‌های آمونیاکی دارند. هر چند که تاکنون چنین سطحی پیدا نشده‌است.