הيرتبط الأكسجين الموجود في العالم المتجمد بتسامي الجليد الأرضي
على الرغم من أنه أكبر من كوكب عطارد الناري، إلا أن قمر المشتري جانيميد ليس مكانًا مناسبًا للسفر لأخذ حمام شمس. ويبعد عن الشمس 800 مليون كيلومتر، ويتجمد الجليد المائي الموجود على سطحه بالكامل في درجات حرارة باردة تصل إلى 150 درجة مئوية تحت الصفر. ولهذا السبب فإن الجليد صلب مثل الصخور. ومع ذلك، فإن وابلًا من الجسيمات المشحونة القادمة من الشمس يكفي لتحويل الجليد إلى بخار ماء في وضح النهار على سطح جانيميد. هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها العثور على دليل على ذلك، بفضل الملاحظات الطيفية التي أجراها تلسكوب هابل الفضائي لشفق جانيميد على مدى عقدين من الزمن. ويستخدم التلألؤ للكشف عن وجود الأكسجين، والذي يتم ربطه بعد ذلك بوجود جزيئات الماء المتناثرة من الأرض. يمتلك جانيميد محيطًا عميقًا يقع على عمق يقدر بـ 160 كيلومترًا تحت السطح، وهو عميق جدًا بحيث لا يمكن لبخار الماء أن يتسرب منه.
استخدم علماء الفلك بيانات جديدة ومؤرشفة من تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا لاكتشاف دليل على وجود بخار الماء في الغلاف الجوي لقمر المشتري جانيميد. يتواجد البخار نتيجة للإثارة الحرارية لجزيئات الماء من الجليد الموجود على سطح القمر. وقد أنتجت الدراسات السابقة أدلة ظرفية على أن القمر يحتوي على مياه أكثر من جميع محيطات الأرض. لكن درجات الحرارة هناك شديدة البرودة لدرجة أن الماء على الأرض يتجمد ويقع المحيط على عمق حوالي 160 كيلومترًا تحت القشرة الأرضية.
اكتشف علماء الفلك للمرة الأولى دليلاً على وجود بخار الماء في الغلاف الجوي لقمر المشتري جانيميد. ينشأ بخار الماء هذا عندما ينطلق الجليد من سطح القمر، أي يتحول من مادة صلبة إلى غاز.
واستخدم العلماء بيانات جديدة ومؤرشفة من تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا لتحقيق هذا الاكتشاف، الذي نُشر في مجلة Nature Astronomy.
وقد أنتجت الدراسات السابقة أدلة ظرفية على أن جانيميد، أكبر قمر في النظام الشمسي، يحتوي على كمية من الماء أكبر من جميع محيطات الأرض. لكن درجات الحرارة هناك شديدة البرودة لدرجة أن الماء على الأرض يتجمد. يقع محيط جانيميد على عمق 160 كيلومتر تقريبًا تحت القشرة الأرضية، وبالتالي فإن بخار الماء ليس تبخرًا لهذا المحيط.
أعاد علماء الفلك فحص ملاحظات هابل من العقدين الماضيين للعثور على هذا الدليل على وجود بخار الماء.
في عام 1998 التقط مطياف التصوير التابع لتلسكوب هابل الفضائي أول صور للأشعة فوق البنفسجية لجانيميد، والتي كشفت عن شرائط ملونة من الغاز المكهرب تسمى العصابات الشفقية، مما يوفر دليلًا إضافيًا على أن جانيميد لديه مجال مغناطيسي ضعيف.
تم تفسير التشابه بين هذه الملاحظات للأشعة فوق البنفسجية من خلال وجود الأكسجين الجزيئي (O2). لكن بعض السمات المرصودة لم تتطابق مع الانبعاثات المتوقعة من الغلاف الجوي النقي الذي يحتوي على الأكسجين. وفي الوقت نفسه، خلص العلماء إلى أن هذا التناقض ربما يرتبط بتركيزات أعلى من الأكسجين الذري (O).
كجزء من برنامج مراقبة كبير لدعم مهمة جونو التابعة لناسا في عام 2018، قاد لورينز روث من المعهد الملكي للتكنولوجيا KTH في ستوكهولم، السويد، الفريق الذي تم إعداده لقياس كمية الأكسجين الذري باستخدام هابل. جمع تحليل الفريق البيانات من أداتين: مقياس هابل الطيفي للمصدر الكوني في عام 2018 والصور الأرشيفية من مقياس الطيف التصويري للتلسكوب الفضائي (STIS) من عام 1998 إلى عام 2010.
ولدهشتهم، وعلى عكس التفسيرات الأصلية لبيانات عام 1998، وجدوا أنه لا يوجد تقريبًا أي أكسجين ذري في الغلاف الجوي لجانيميد. وهذا يعني أنه لا بد من وجود تفسير آخر للاختلافات الواضحة بين صور الأشعة فوق البنفسجية للشفق القطبي.
تُظهر هذه الصورة قمر المشتري جانيميد كما رآه تلسكوب هابل الفضائي في عام 1996. يقع جانيميد على بعد 800 مليون كيلومتر، ويمكن لـ هابل تتبع التغيرات على القمر واكتشاف ميزات أخرى في الأطوال الموجية للأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء القريبة. استخدم علماء الفلك الآن بيانات جديدة من أرشيف هابل ليكتشفوا لأول مرة دليلا على وجود بخار الماء في الغلاف الجوي لقمر المشتري جانيميد، والذي يرجع إلى الهروب الحراري لبخار الماء من الجليد الموجود على سطح القمر.
ثم نظر روث وفريقه عن كثب إلى التشتت النسبي للتوهج في صور الأشعة فوق البنفسجية. تختلف درجة الحرارة على سطح جانيميد بشكل كبير خلال النهار، وفي وقت الظهيرة بالقرب من خط الاستواء قد يكون الجو دافئًا بدرجة كافية بحيث يطلق سطح الجليد (أو يرفع) كميات صغيرة من جزيئات الماء. في الواقع، ترتبط الاختلافات المرئية في صور الأشعة فوق البنفسجية ارتباطًا مباشرًا بالمكان الذي نتوقع وجود الماء فيه في الغلاف الجوي للقمر.
وأوضح روث: "حتى الآن، تم رصد الأكسجين الجزيئي فقط". "يتم إنتاجه عندما تؤدي الجزيئات المشحونة إلى تآكل سطح الجليد. إن بخار الماء الذي قمنا بقياسه الآن ينشأ من انطلاق الجليد الناتج عن الهروب الحراري لبخار الماء من مناطق الجليد الساخنة."
تضيف هذه النتائج الأمل إلى المهمة القادمة لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA) JUICE - "استكشاف الجليد على أقمار كوكب المشتري". JUICE هي المهمة الرئيسية الأولى في برنامج الرؤية الكونية 2015-2025 التابع لوكالة الفضاء الأوروبية. ومن المقرر أن يتم الإطلاق في عام 2022 والوصول إلى كوكب المشتري في عام 2029، وسيتم تخصيص ثلاث سنوات على الأقل للملاحظات التفصيلية لكوكب المشتري وثلاثة من أكبر أقماره، مع التركيز بشكل خاص على جانيميد كجسم كوكبي ومنطقة محتملة صالحة للحياة.
تم اختيار جانيميد للتحقيق التفصيلي لأنه مختبر طبيعي لتحليل طبيعة وتطور وسكان العوالم الجليدية المحتملة بشكل عام، والدور الذي تلعبه داخل نظام الأقمار الجاليلية، وتفاعلاتها المغناطيسية والبلازما مع كوكب المشتري وبيئته .
وأضاف روث: "يمكن لنتائجنا أن تزود فرق أجهزة JUICE بمعلومات قيمة يمكنهم استخدامها لضبط برامج المراقبة الخاصة بهم لتحسين استخدام المركبة الفضائية".
الآن تقوم مهمة جونو التابعة لناسا بإلقاء نظرة فاحصة على جانيميد وأصدرت مؤخرًا صورًا جديدة للقمر الجليدي. ويدرس جونو كوكب المشتري وبيئته، المعروف أيضًا باسم نظام المشتري، منذ عام 2016.
إن فهم نظام المشتري وكشف تاريخه، من أصله إلى الظهور المحتمل لبيئات صالحة للسكن، سيسمح لنا بفهم أفضل لكيفية تشكل وتطور النجوم الغازية العملاقة وأقمارها الصناعية. بالإضافة إلى ذلك، من المأمول أن يتم الحصول على رؤى جديدة حول سكان الأنظمة الشبيهة بالمشتري خارج النظام الشمسي.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
תגובה אחת
أما بالنسبة لمقال عمري فاندل، حيث لا يمكن التعليق عليه، فهو مقال لشخص أعمى نفسه. ويتجاهل الكثير من الشهادات الممتازة عن الطائرات التي يدل أدائها على أنها ليست من إنتاج دول عالمنا بأي حال من الأحوال. مقالته لا قيمة لها.