تفاوت اسرارآمیز شفق‌های مشتری با شفق‌های زمین

* گویا همه‌ی شفق‌های قطبی به یک شیوه پدید نمی‌آیند. شفق‌های سیاره‌ی مشتری بسیار درخشان‌تر و نیرومندتر از شفق‌های زمینند، از همین رو پژوهشگران تاکنون می‌پنداشتند آنها در همان گونه فرآیندی که درخشان‌ترین شفق‌های زمین را می‌سازد پدید می‌آیند. ولی داده‌های تازه‌ی فضاپیمای جونوی ناسا چیز دیگری را نشان می‌دهد.

تصویری از شفق قطب جنوب مشتری که در روز ۲ فوریه‌ی ۲۰۱۷ با طیف‌نگار فرابنفش فضاپیمای جونو (UVS) گرفته شده، و یک همگذاری از سه دامنه‌ی طول موج است که هر یک با رنگی نشان داده‌اند: سرخ، سبز و آبی نشانگر الکترون‌هایی با انر‌ژی بالا، میانگین، و پایین در جوهستند. رگه‌ی بالا، سمت چپ یک دُم شفقی است که توسط آیو، ماه این سیاره درست شده.

جان کلارک از دانشگاه بوستون می‌گوید: «ما سال‌ها فکر می‌کردیم شفق‌های قطبی مشتری را شناخته‌ایم. ولی فضاپیمای جونو به آنجا رسید و به درون این میدان‌های مغناطیسی درست بالای یک شفق فعال رفت، و چیزی که ما می‌‌پنداشتیم را ندید.»

اکنون بری ماوک از دانشگاه جانز هاپکینز در مریلند، به همراه همکارانش داده‌های جونو را بررسی کرده و پی برده‌اند که به احتمال بسیار، دلیل پدید آمدن شفق‌های نیرومند مشتری چیزی بسیار متفاوت با شفق‌های زمین است.

در سیاره‌ی ما، نیرومندترین شفق‌ها زمانی پدید می‌‌آیند که جریانی از ذرات باردار خورشید به نام باد خورشیدی به زمین می‌رسد و این ذرات در راستای خطوط میدان مغناطیسی زمین به سوی قطب‌ها کشیده می‌شوند. این باعث می‌شود چاه‌های پتانسیل الکتریکی (مناطقی که میدان الکتریکی به شدت تغییر می‌کند) پدید بیاید که الکترون‌های باد خورشیدی را شتاب داده و به سوی زمین بفرستد.

این الکترون‌ها با برخورد به اتم‌های بالای جو، بخشی از انرژی خود را به آنها می‌دهند. هنگامی که این اتم‌ها انرژی به دست آمده را از دست می‌دهند، پرتوهایی می‌گسیلند که همگی با هم شفق قطبی را پدید می‌آورند.

ماوک می‌گوید: «در زمین، این پتانسیل‌های الکتریکی شدیدترین شفق‌های سیاره را می‌سازند- موج‌های درخشان و پرپیچ و تابی که مانند مار در آسمان می‌خزند و پرده‌های درخشان زیبا و پرچین و شکنی می‌سازند که چشم همگان در عرض‌های بالا را خیره می‌کند.»

ولی ماوک و گروهش دریافتند که حتی با آن که چاه پتانسیل الکتریکی مشتری تا ۳۰ برابر نیرومندتر از زمین است، هماهنگ با شفق‌های آن نیست.

ماوک می‌گوید: «این پتانسیل‌های الکتریکی سرچشمه‌ی شدیدترین شفق‌های مشتری نیستند؛ این مایه‌ی شگفتی است.» به جای آن، شفق‌های مشتری گویا از فرآیندی سرچشمه می‌گیرند که تنها شفق‌های کم‌نور زمین را پدید می‌آورد.

این یک تصویر پویا (محرک) است و از پیوند عکس‌های فضاپیمای جونوی ناسا از چیزی که در یکی از نزدیک شدن‌هایش به زمین می‌بیند درست شده. شفق‌های مشتری در طیف فرابنفشند و خود مشتری در طیف دیدنی (مریی).

این شفق‌های ضعیف‌ترِ زمین می‌توانند در اثر موج‌هایی در میدان مغناطیسی زمین پدید بیایند که الکترون‌ها را تنها اندکی شتاب می‌دهد. برخی از این الکترون‌ها می‌توانند انرژی کافی پیدا کنند که پس از برخورد با اتم‌های بالای جو، آسمان را روشن کنند و شفق کم‌جانی پدید بیاورند.

از آنجا که مشتری بسیار بزرگ است، پتانسیل‌های الکتریکی‌اش می‌تواند به اندازه‌ای نیرومند شود که ناپایدار گردد، و به موج‌ها و آشفتگی‌های نامنظمی تبدیل شود. به گفته‌ی ماوک، همین پدیده است که می‌تواند الکترون‌ها را به اندازه‌ای شتاب دهد که نمایشی خیره‌کننده به راه بیندازند.

ما اغلب برای توصیف دیگر سیاره‌ها از مدل‌های جو و میدان مغناطیسی زمین به عنوان الگو و نقطه‌ی آغاز بهره می‌گیریم، ولی مشاهدات جونو می‌تواند ما را به بازبینی دوباره‌ی انگاره‌هایمان وادارد، به ویژه زمانی که پای شناخت فراسیاره‌ها (سیاره‌های فراخورشیدی) به میان می‌آید- که بسیاری از آنها هم بیشتر مانند مشتری هستند تا زمین.

گزارش این دانشمندان در نشریه‌ی نیچر منتشر شده است.

--------------------------------------------

کانال تلگرام یک ستاره در هفت آسمان:

telegram.me/onestar_in_sevenskies

واژه نامه:

Jupiter - aurora - Earth - planet - NASA - Juno spacecraft - John Clarke - Boston University - magnetic field - Barry Mauk - Johns Hopkins University - electric field - electric potential - solar wind - electron - electric potential well - exoplanet - Nature - Ultraviolet Spectrograph - UVS - auroral tail

منبع: newscientist

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان