كشفت دراسة نشرت هذا الأسبوع في مجلة Nature أن الغلاف الجوي العلوي لكوكب المشتري يسخن، وأن السبب وراء ذلك هو الرعد الذي يرتفع من البقعة الحمراء العظيمة. ويقول البروفيسور يوآف يائير، خبير الغلاف الجوي، إنه من الممكن أن يكون الرعد هو سبب الاحترار، لكن يكاد يكون من المؤكد أنه ينشأ في مناطق أخرى من الغلاف الجوي وفي البقعة الحمراء الكبرى
البقعة الحمراء الكبرى لكوكب المشتري - إعصار أكبر بثلاث مرات من إعصار الأرض، "يقصف" الغلاف الجوي العلوي لكوكب المشتري بالحرارة. وذلك بحسب ما نشرته مجموعة دولية من الباحثين.
وباستخدام القياسات التي تم إجراؤها باستخدام تلسكوب الأشعة تحت الحمراء في هاواي، وجد أعضاء فريق من علماء الفلك من بريطانيا والولايات المتحدة أدلة على ارتفاع درجات الحرارة، من المحتمل أن تكون 1,500 درجة مئوية، أي أكثر بمئة درجة من أي مكان آخر في الغلاف الجوي المرتفع للكوكب. ووفقا لهم، فإن الطبقة الدافئة تكونت بسبب الموجات الصوتية - الرعد - التي تكسرت في الطبقات العالية والرفيعة من الغلاف الجوي العلوي لكوكب المشتري. ونشرت الدراسة في مجلة الطبيعة.
ويعد هذا الاكتشاف جزءا من لغز أطلق عليه خبراء علوم الكواكب "أزمة الطاقة" بالنسبة لكوكب غازي عملاق مثل المشتري: تصل درجات الحرارة في غلافه الجوي العلوي إلى درجات حرارة أعلى بكثير مما يمكن تفسيره بالطاقة الشمسية - خاصة في ضوء المسافة الهائلة التي يبتعد عنها. من الشمس. وبالتالي، إذا تبين أن الحرارة الغامضة تتولد من مصادر محلية، مثل عاصفة المشتري الشهيرة، فسيتم حل اللغز - وهذه القياسات هي أول دليل مباشر على أي نشاط من هذا القبيل.
وقال الدكتور توم ستولارد من جامعة ليستر في المملكة المتحدة، أحد مؤلفي الدراسة، إن هذه خطوة كبيرة إلى الأمام لمحاولة فهم تدفق الحرارة على كوكب المشتري. "منذ فوييجر، أجرينا قياسات لدرجة الحرارة في الغلاف الجوي العلوي لكوكب المشتري، وتبين أن الجو كله ساخن من القطبين إلى خط الاستواء.
يمكن للشفق القطبي الهائل لكوكب المشتري أن يفسر ارتفاع درجة الحرارة في المناطق القطبية، ولكن لكي تصل الحرارة إلى خط الاستواء أيضًا، يلزم اختلاط الغلاف الجوي بشكل لا يصدق، وحتى الآن لم يدعم أي بحث وجوده. وقال الدكتور جيمس أودونوغو من جامعة بوسطن، المؤلف الرئيسي للدراسة: «ليس هناك عذر حقيقي لأن الجو حار جدًا».
البرق والرعد
بعد رسم خريطة لدرجة الحرارة العليا لكوكب المشتري باستخدام مرفق تلسكوب الأشعة تحت الحمراء التابع لناسا (IRTF) في مونا كيا، هاواي، يقترح الباحثون حلاً: على بعد بضع مئات من الكيلومترات فقط فوق سحب البقعة الحمراء الكبرى، تم قياس أعلى درجات الحرارة والحرارة على ارتفاعات عالية. ربما نشأت بطريقة أو بأخرى من عدم الاستقرار أدناه. تم قياس الاحترار من خلال الكشف عن الإشعاع الصادر من الهيدروجين H3+ - وهو جزيء الهيدروجين الذي يعد المكون الرئيسي للغلاف الجوي لكوكب المشتري، والذي أضيف إليه بروتون (حامل لشحنة موجبة).
قال الدكتور ستولارد: «كان هناك علماء قالوا إنه من المحتمل أن الحرارة تأتي من الأسفل، لكن الملاحظات لم تدعم ذلك أبدًا».
ولا يعرف هو وزملاؤه بالضبط الأسباب التي تؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة، لكن لديهم بعض الأفكار. ربما يكون قد نشأ من عواصف رعدية قوية ترتفع فوق أكبر عاصفة في النظام الشمسي. في مثل هذه الحالة، ينشأ حدث صوتي، رعد ينتشر عموديًا، أي طاقة تنشأ من موجات صوتية تنتشر مباشرة إلى الأعلى. "ستستمر الموجة إلى الأعلى حتى تصل إلى منطقة تكون فيها كثافة الغلاف الجوي منخفضة في الجزء العلوي من الغلاف الجوي، ثم تقوم بتصريف كل طاقتها إلى الجزء العلوي من الغلاف الجوي، مثل الأمواج المتكسرة على الشاطئ، عندما يصبح الماء أقل عمقا ولا تتمكن الموجة من الارتفاع وبالتالي تنكسر وتطلق الكثير من الطاقة."
وفقا للدكتور أدونو، هناك سابقة لظاهرة الاحتباس الحراري التي تنشأ من ظاهرة صوتية أقرب بكثير إلى المنزل. وقال: "هناك أدلة في الغلاف الجوي للأرض، وفوق العواصف وفوق قمم الجبال - جبال الأنديز على سبيل المثال، تخلق موجات صوتية في الهواء ترتفع إلى الغلاف الجوي وتسخنه محليا".
يقول البروفيسور يوآف يائير، رئيس كلية الاستدامة في المركز متعدد التخصصات في هرتسليا والباحث المخضرم في الغلاف الجوي والفضاء:
"وبحسب تفسيرهم، فإن طاقة الموجات الصوتية التي تنتشر من أعماق كبيرة في كوكب المشتري، حيث تتواجد السحب الرعدية الصاعقة أعلاه إلى المناطق التي تكون كثافتها منخفضة للغاية، تتحول من طاقة صوتية إلى طاقة حرارية وهذا يتسبب في ارتفاع درجات الحرارة في الغلاف الجوي العلوي في الارتفاع."
ويفترض الباحثون أن هذه الموجات الصوتية يمكن أن تكون رعدية نتيجة للعواصف الرعدية، ويزعمون أنها تنشأ من أكبر دوامة في النظام الشمسي، أي البقعة الحمراء الكبرى. بعد قراءة المقال في مجلة Nature، قمت بمراسلة زملائي من اليابان وإنجلترا والنمسا حول الدراسة المنشورة، وتوصلنا إلى اتفاق على أن هناك بالتأكيد ارتفاعًا في درجات الحرارة وأن مصدره قد يكون صوتيًا، لكن البقعة العظيمة ربما لا تكون كذلك. مسؤول عن ذلك. وذلك لأنها دوامة تكون فيها الحركات العمودية من الأعلى إلى الأسفل، ويهبط الهواء فيها ويمنع تكون السحب العاصفة الكبيرة. في الواقع، لم يتم رصد البرق (وبالتالي الرعد) مطلقًا فوق البقعة العظيمة على كوكب المشتري، ولكن فقط عند خطوط العرض الأخرى.
"البقعة الحمراء الكبرى والمعروفة باسم GRS (البقعة الحمراء الكبرى) هي عاصفة ضخمة ذات شكل بيضاوي (إهليلجي) يبلغ محورها الأفقي 22 ألف كيلومتر ومحورها الرأسي حوالي 12 ألف كيلومتر، وهي بحجم ضخم يمكن أن يناسب الأرض عدة مرات". مرات. كما ذكرنا سابقًا، هذه هي المنطقة التي ينخفض فيها الهواء ويغوص عميقًا في الغلاف الجوي. هذه ليست الظروف المثالية لتشكل البرق، لأنها عادة ما تبحث عن الظروف المعاكسة، أي المناطق التي يرتفع فيها الهواء ومن ثم يتكثف بخار الماء مما يؤدي إلى تكوين سحب ضخمة.
ويضيف البروفيسور يائير: "على هذه الغيوم حصلت على درجة الدكتوراه في جامعة تل أبيب عام 1994. وهي عبارة عن سحب يبلغ سمكها 50-60 كيلومترًا، وتحدث البرق بمعدل جنوني، وتوجد على عمق كبير، أسفل طبقة السحب الملونة التي تراها في الصور الجميلة لكوكب المشتري. إن برق المشتري أقوى بـ 100 مرة من برق الأرض، وبالتالي يخلق رعدًا قويًا جدًا بشكل طبيعي، وهذا يمكن أن يفسر بالفعل الاحترار الملحوظ.
“כאמור דווקא בכתם האדום הגדול לא ראינו אף פעם ברקים והיו כמה חלליות שצילמו את צדק – וויאג'ר 1 ו-2, גלילאו, קאסיני וגם “ניו-הורייזנס” ואף אחת מהחלליות לא ראתה ברקים בכתם האדום הגדול אלא במקומות אחרים בקווי רוחב גבוהים كثير. استنتاجنا هو أن تفسيرهم قد يكون صحيحًا ولكنه غير مدعوم بالملاحظات".
"أحد أسباب شكوكنا هو العاصفة العظيمة التي حدثت على زحل قبل عدة سنوات والتي خلقت بقعة بيضاء كبيرة، وحدثت في عام 2010. وكانت هذه العاصفة الضخمة قوية جدًا لدرجة أن السحب الموجودة فيها انتشرت وأحاطت بالكوكب بأكمله. وفي تلك العاصفة شوهد مئات الآلاف من البرق ونتيجة لذلك شوهد ارتفاع في درجة حرارة الغلاف الجوي العلوي. هناك تفسير أكثر منطقية لأن أجهزة الكشف على المركبة الفضائية كاسيني التي كانت في مدار القهوة حول زحل في ذلك الوقت التقطت البرق بصريًا وكهرومغناطيسيًا، وحيث يوجد البرق يوجد أيضًا الرعد. لذلك، فمن المحتمل أن يكون اسم الآلية الفيزيائية التي اقترحوها صحيحًا - ولكن بالنسبة لتسيديك، هناك نقص في الأدلة على وجود البرق في البقعة العظيمة".
هل يستطيع جونو اختبار أي من النظريات هو الصحيح؟
البروفيسور يائير: "دخلت جونو مدار القهوة حول كوكب المشتري قبل بضعة أسابيع، وإذا قررت ناسا أن من أولوياتها البحث عن البرق في عمق الغلاف الجوي لكوكب المشتري (وآمل حقًا أن يقرروا ذلك) - فمن الناحية النظرية يمكنهم القيام بذلك على الرغم من أن هذا لم يكن الهدف المهمة الرئيسية. هذا هو نوع الغموض الذي يمكن لمركبة فضائية مثل جونو حله، لذلك علينا فقط التحلي بالصبر".
