تگرگ‌های آمونیاکی آذرخش‌هایی شگفت‌انگیز در مشتری پدید می‌آورند

* فضاپیمای جونو گونه‌ی تازه‌ای از آذرخش‌ها را در سیاره‌ی مشتری دیده که با هر آنچه تاکنون دیده‌ایم تفاوت دارد، و شاید دستاورد  توپ‌های شگفت‌انگیز و آلوده‌ی یخ و آمونیاک باشد.

نگاره‌ای هنری که با بهره از داده‌های فضاپیمای جونو کشیده شده و یک توفان الکتریکی فراز-بالا در مشتری را نشان می‌دهد. جونو به هنگام گذر از نزدیک مشتری، برق آذرخش شگفت‌انگیزی را در سمت تاریک آن دیده. تصویر بزرگ‌تر

دانشمندان سیاره‌شناس مدت‌ها می‌پنداشتند آذرخش‌های مشتری به شیوه‌ای بسیار همسان با زمین رخ می‌دهند: برهمکنش آب مایع و یخ درون ابرها و پدید آوردن بار الکتریکی. این گمان بر پایه‌ی این واقعیت زده شده بود که  ما تنها آذرخش‌هایی را دیده‌ایم که از یک لایه ابرِ آبی که بسیار زیر قله‌ی ابرها مشتری، یعنی جایی که مانند "سطح" مشتری است می‌آیند.

ولی اکنون فضاپیمای جونوی ناسا برق‌های آذرخشی را دیده که از منطقه‌ای بسیار بالاتر در جو مشتری می‌آیند، جایی که برای آب مایع بی‌اندازه سرد است. هایدی بکر از آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا در کالیفرنیا و از اعضای گروه جونو می‌گوید: «این با هر آنچه در زمین رخ می‌دهد بسیار تفاوت دارد، و یک غافلگیری بزرگ هم بود- به کلی متفاوت با پنداشت‌ها درباره‌ی جایی که آذرخش در مشتری رخ می‌دهد و [نیز با پنداشت‌ها از] سازوکار آن.» گفتنی‌ست این آذرخش ‌ها را "آذرخش کم‌ژرفا" نامیده‌اند.

پژوهشگران دریافتند که این آذرخش شگفت‌انگیز می‌تواند به جای آب خالص، دستاورد آمونیاکی باشد که مانند یک ضدیخ رفتار می‌کند. این می‌تواند چیزی را پدید بیاورد که دانشمندان نامش را توپ خمیری (mushball) گذاشته‌اند، آمیزه‌ای از آمونیاک و آب که با یخ آب در بر گرفته شده. این آذرخش شگفت‌انگیزِ فراز-بالا می‌تواند زمانی رخ دهد که این توپ‌های خمیری با ذرات یخ برخورد کرده و بار الکتریکی بیندوزد.

این پویانمایی بیننده را به سفری شبیه‌سازی شده درون توفان‌های الکتریکی شگفت‌انگیز فراز-بالای مشتری می‌برد. نگاهی نزدیک به تازه‌ترین یافته‌ی فضاپیمای جونو، برق‌های "آذرخش کم‌ژرفا" بیندازید. اگر ویدیو اینجا اجرا نشد می‌توانید آن را در تلگرام و یا توییتر یک ستاره در هفت آسمان ببینید

بکر می‌گوید: «این می‌تواند یک جورهایی مانند یک گلوله برف گل‌آلود باشد با یک پوسته‌ی ترد و شکننده و مرکزِ جویدنی. همچنان که این توپ در جریان‌های بالارو پایین‌روی جو به این سو و آن سو می‌رود، یخ‌های گِرداگردش انباشته می‌شوند (به آن می‌چسبند)، چیزی مانند غلتاندن یک گلوله برفی برای بزرگ‌تر کردنِ آن.»

این گلوله برف‌های آلوده سپس می‌توانند در ژرفای درون مشتری فرو بروند، و گره از یک راز دیگر بگشایند: پاسخ به این پرسش که چرا به نظر نمی‌رسد درون [ِ مشتری] به آن اندازه که انتظار داریم گاز آمونیاک داشته باشد. پاسخ اینست که احتمالا آمونیاک [آنجا هست ولی] در توپ‌های خمیری پنهان شده و آذرخش به بار می‌آورد.»

گزارش این دانشمندان در نشریه‌ی نیچر منتشر شده.

در مرکز این تصویر که دوربین جونوکم فضاپیمای جونو گرفته ابرهای کوچک و روشن "بالا زده"ای را می‌بینیم که از اختارهای پپیرامون بالاترند. گمان می‌رود ابرهایی از این دست قله‌ی توفان‌های تندری خشنی باشند که آذرخش کم‌ژرفا را به بار می‌آورند.

در این نگاره روند دگرگونی و شکل‌گیری "آذرخش کم‌ژرفا" و تگرگ‌هایی که آمیزه‌ای از آمونیاک-آب هستند و توپ خمیری (mushball) نامیده شده‌اند را می‌بینیم.
یک ابر توفانی سندانی-شکل در در ژرفای حدود ۶۰ کیلومتری زیر قله‌ی دیدارپذیرِ ابرهای مشتری پدید می‌آید.
این ابر که از همرفتِ رطوبت (moist convection) با پایه‌ی آب نیرو می‌گیرد جریان‌های بالارونده‌ی نیرومندی پدید می‌آورد که  آب مایع و ذرات یخ آب را رو به بالا می‌راند.
حدود ۱۹ کیلومتر بالاتر، دما به اندازه‌ای پایین است که همه‌ی ذرات آب به یخ تبدیل می‌شوند.
همچنان بالاتر می‌رود، ذرات یخ از منطقه‌ای در فرازای حدود ۲۳ کیلومتری زیر قله‌ی ابرها می‌گذرد، جایی که دماهایی میان منفی ۸۵ درجهی سلسیوس و منفی ۱۰۰ درجهی سلسیوس دارد (به شکل لایه‌ی سبزرنگ نشان داده شده).
در آن نقطه، بحار آمونیاک مانند یک ضدیخ رفتار کرده، بلورهای آب یخ‌زده را آب میکند، و از آنها ریزقطره‌های آمونیاک-آب مایع می‌سازد که آن هم سپس رشد میکند و با گردآوری ذرات یخ، یک پوسته‌ی یخی به گرد خود می‌سازد، همان توپ‌های خمیری.
هنگامی که این تگرگ‌ها (توپ‌های خمیری) به اندازه‌ی کافی بزرگ شدند پایین فرود می‌آیند و هم آمونیاک و هم آب را به ژرفای جو مشتری می‌برند و سرانجام در آنجا بخار می‌شوند.

--------------------------------------------
تلگرام و توییتر یک ستاره در هفت آسمان:
telegram.me/onestar_in_sevenskies
twitter.com/1star_7sky

واژه نامه:
 Juno spacecraft - lightning - Jupiter - ammonia - Earth - electric charge - NASA - planet - shallow lightning - Heidi Becker - NASA - Jet Propulsion Laboratory - California - antifreeze - mushball - updraft - downdraft - snowball - Nature - hailstone - moist convection

منبع: نیوساینتیست و ناسا
برگردان: یک ستاره در هفت آسمان