ملوك النظام الشمسي - كوكب المشتري

بإذن من الجمعية الفلكية الإسرائيلية

موران نقشوني

الرابط المباشر لهذه الصفحة: https://www.hayadan.org.il/jupiterprofile1.html

كوكب المشتري وزحل هما أكبر الكواكب في النظام الشمسي، حيث يبلغ قطرهما أكثر من 10 أضعاف قطر الأرض. إنهم ينتمون إلى عائلة الغاز العملاقة. وفي الأشهر المقبلة سوف يزينون سماء المساء بوهجهم. إنه الوقت المناسب لمعرفة المزيد عن الكواكب العملاقة قبل توجيه التلسكوبات نحوها للحصول على مراقبة ممتعة.
صدق

كونه رابع ألمع جسم في السماء (بعد الشمس والقمر والزهرة)، فقد أثار كوكب المشتري دائمًا اهتمام العلماء. وكان اكتشاف نظام أقمارها آيو وأوروبا جانيميد وكاليستو عام 1610 على يد جاليليو جاليلي أول اكتشاف لنظام حركة لا يوجد مركزه على الأرض. لقد كانت واحدة من ركائز نظرية مركزية الشمس لكوبرنيكوس، ودعم غاليليو لها سبب له مشاكل خطيرة مع محاكم التفتيش.

كوكب المشتري هو عملاق غازي، مما يعني أنه يتكون بالكامل من الغازات التي تنضغط كلما تعمقت فيه، وليس لديه أرض صلبة للهبوط عليها. الشكل الذي نراه في التلسكوبات يتكون من سحب على ارتفاع يزيد قليلاً عن ضغط جوي واحد. ويتكون من 90% هيدروجين و10% هيليوم، مع القليل جدًا من الميثان والماء والأمونيا والسيليكات، وهي تركيبة مشابهة جدًا لتركيبة النظام الشمسي المبكر.

مبنى
من المحتمل أن يكون لكوكب المشتري نواة صخرية كتلتها 10-15 مرة كتلة الأرض. وفوق النواة توجد طبقة الهيدروجين المعدني السائل. تتكون هذه المادة بشكل أساسي من بروتونات وإلكترونات حرة، تشبه نواة الشمس، ولكن في درجات حرارة أقل بكثير. يحدث هذا بفضل الضغط الهائل الذي يبلغ 4 ملايين ضغط جوي. عند درجات حرارة وضغوط كوكب المشتري، يكون الهيدروجين سائلًا وليس غازًا، وهو موصل للكهرباء، وهو سبب المجال المغناطيسي الهائل لكوكب المشتري. وتحتوي الطبقة الخارجية على الهيدروجين الجزيئي والهيليوم، بالإضافة إلى مواد أخرى تتواجد بكميات قليلة جداً.
ويعتقد أن كوكب المشتري لديه ثلاث طبقات من السحب - جليد الأمونيا،

هيدروكبريتيد الأمونيا، وخليط من الثلج والماء. في عام 1995، وصلت المركبة الفضائية غاليليو إلى كوكب المشتري ومعها مسبار توغل في أعماق المشتري قدر الإمكان ليكتشف أسراره الخفية. أظهر الجهازان الموجودان أعلى المسبار آثارًا باهتة جدًا للطبقتين العلويتين، ولكن يبدو أن منطقة الاختراق كانت غير عادية - دافئة وصافية نسبيًا.
وأظهرت المعلومات الواردة من المسبار أيضًا أنه لا توجد كمية كبيرة من الماء تمامًا كما توقعت النظريات. وكانت التوقعات تشير إلى كمية من الأكسجين تبلغ ضعف كمية الشمس (جنبًا إلى جنب مع الهيدروجين الذي يشكل الماء). ومن النتائج المدهشة الأخرى ارتفاع درجة الحرارة والكثافة في الغلاف الجوي العلوي.

غيوم
في كوكب المشتري والعمالقة الغازية الأخرى، تهب الرياح بسرعات عالية جدًا على طول الكرة بأكملها. التغيرات الصغيرة في الكيمياء ودرجة الحرارة بين الأحزمة تسبب اختلافات في اللون بينهما. وفي حين أن وجود الأحزمة كان معروفًا منذ سنوات عديدة، إلا أن الدوامات في المناطق الواقعة بين الأحزمة لم يتم اكتشافها إلا عندما وصلت المركبة الفضائية إلى كوكب المشتري. وأظهرت المعلومات الواردة من مسبار غاليليو أن سرعة الرياح هناك أعلى من المتوقع - أكثر من 600 كم/ساعة، وتستمر حتى العمق حيث واصل المسبار نقل البيانات وربما أكثر. وقد وجد أن الغلاف الجوي لكوكب المشتري مضطرب جداً، مما يدل على أن العمليات الجوية تحركها الحرارة الداخلية للمشتري أكثر من الإشعاع الشمسي.
من المحتمل أن تكون ألوان السحب ناتجة عن تفاعلات كيميائية لعنصر الكبريت، لكن هذه مجرد فرضية في الوقت الحالي. تشير ألوان السحب إلى ارتفاعها، فاللون الأزرق هو الأقل، يليه اللون البني والأبيض، بينما اللون الأحمر هو الأعلى.

العواصف
تمت ملاحظة العين الحمراء لكوكب المشتري منذ أكثر من 300 عام. ويُنسب اكتشافها إلى كاسيني أو روبرت هوك في القرن السابع عشر. شكلها بيضاوي، وأبعادها 17 في 12,000 كيلومتر (!)، وهي كافية لاحتواء كرتين أرضيتين. يتضح من عمليات رصد الأشعة تحت الحمراء أن العين الحمراء عبارة عن منطقة ذات ضغط مرتفع تكون قمم سحبها أعلى بكثير من البيئة المحيطة. وقد لوحظت هياكل مماثلة في زحل ونبتون، ولكن لا يزال من غير الواضح كيف ظلت هذه الهياكل الضخمة موجودة لفترة طويلة.

توازن الطاقة
يرسل كوكب المشتري طاقة إلى الفضاء أكثر مما يتلقاه من الشمس. قلب المشتري حار جدًا - ربما 20,000 درجة كلفن. على عكس الشمس، حيث يتم إنتاج الحرارة عن طريق التفاعلات النووية الحرارية للاندماج النووي للذرات، يتم إنتاج الحرارة عن طريق تأثير كلفن-هيلمهولتز - ضغط الجاذبية البطيء للكوكب. من المحتمل أن تسبب الحرارة الداخلية مناطق حمل حراري واسعة في الطبقات الموجودة فوق النواة، مما يؤدي إلى تدفقات معقدة من السحب في الغلاف الجوي العلوي. ويلاحظ هذا أيضًا في زحل ونبتون، ولكن بشكل غريب ليس في أورانوس. حجم كوكب المشتري هو تقريبًا أكبر حجم يمكن أن يصل إليه عملاق غازي، فإضافة المزيد من المواد لن يؤدي إلا إلى ضغطه أكثر، مع زيادة طفيفة في حجمه الإجمالي.

حقل مغناطيسي
يتمتع كوكب المشتري بمجال مغناطيسي ضخم - يصل إلى مسافة كبيرة تصل إلى 650 مليون (!) كيلومتر على الجانب الآخر من الشمس، خارج مدار زحل. وتتواجد أقمار المشتري ضمن هذا المجال، وهو ما قد يفسر النشاط البركاني للقمر آيو، أقرب قمر إلى ألوي. وتتشابه مناطق الإشعاع هذه، لكنها أقوى بكثير من "أحزمة فان ألين" المكتشفة على الأرض. واكتشف المسبار أيضًا حزامًا إشعاعيًا ثالثًا، أقوى بعشر مرات من أحزمة فان ألين الموجودة فوق الغلاف الجوي العلوي.

خواتم
يمتلك كوكب المشتري نظامًا حلقيًا مشابهًا لزحل، ولكنه أكثر شحوبًا وأصغر حجمًا. لم يتوقع أحد العثور على حلقات حول كوكب المشتري، وفقط بعد إصرار من عالمين تم اكتشافها أخيرًا بواسطة المركبة الفضائية فوييجر 2. حلقات المشتري مظلمة للغاية - فهي تعكس 1٪ فقط من الضوء الذي يسقط عليها، ومن المحتمل أنها مصنوعة من حبيبات من مادة صخرية، على عكس حلقات زحل المكونة من الجليد. حلقات المشتري ديناميكية، فالجسيمات لا تبقى هناك لفترة طويلة نسبيًا. اكتشفت المركبة الفضائية غاليليو دليلاً على أن الحلقات تتلقى إمدادًا جديدًا من الغبار، الناتج عن تأثير النيازك الصغيرة، التي تسارعها المجال الكهربائي القوي، في الأقمار الداخلية.
أقمار
يمتلك كوكب المشتري 39 قمرا، أكبر أربعة منها اكتشفها جاليليو جاليلي، و12 قمرا صغيرا آخر بأسماء أسطورية، والأقمار الصغيرة الـ 23 الأخرى التي تم اكتشافها مؤخرا ليس لها أسماء بعد.
يبطئ كوكب المشتري دورانه بمعدل بطيء جدًا بسبب قوى المد والجزر التي تسببها أقمار غاليليو الأربعة. كما تتسبب هذه القوى في ابتعاد هذه الأقمار عنه تدريجيًا. آيو، يوروبا، وجانيميد محصورون في مدار رنين 1:2:4 (أي يدور آيو مرتين أسرع من يوروبا وأربعة أضعاف سرعة جانيميد). يقع كاليستو في مدار قريب من الرنين، وفي غضون بضعة ملايين من السنين، سيتم أيضًا العثور عليه في مثل هذا المدار الرنان، وسيدور في مدار ضعف مدار جانيميد.

في السنوات الأخيرة، تتزايد الأدلة على وجود محيط من الماء السائل تحت سطح أوروبا. وتشهد على ذلك العديد من العلامات - كسور في الطبقة الجليدية المحيطة بالقمر، والأسطح الشابة بدون حفر قديمة تشير إلى طبيعة نشطة، ووجود مجال مغناطيسي يشير إلى نواة منصهرة وساخنة. من السهل أن نتخيل أنه في طبقة من الماء تتراوح درجة حرارتها بين 0-100 درجة، من الممكن أن توجد حياة على مستوى بدائي وربما حتى معقد. وقد لوحظت بالفعل أنظمة غذائية متفرعة في قيعان المحيطات على الأرض في الأماكن التي لا تصلها أشعة الشمس. وفي أسفل هذه الأنظمة، تم العثور على بكتيريا تتغذى على الكبريت المنبعث من شعلات البراكين تحت الماء، والتي لا تحتاج إلى هواء أو ضوء. ومن المرجح أن يوجد نظام مماثل في أوروبا أيضاً. وستحاول البعثات الفضائية المستقبلية التي ستنطلق نحو القمر المتجمد، باستخدام رادار خاص، معرفة سمك الطبقة الخارجية من الجليد، مما يمهد الطريق لمركبة فضائية ستهبط وتخترق الجليد، في طريقها إلى واكتشاف الغموض المختبئ فيه.
صانع الأحذية ليفي 9
في يوليو/تموز 1994، ضرب المذنب شوميكر ليفي 9 كوكب المشتري، وبعد اكتشافه مقسما إلى أكثر من 20 جزءا، أصبح من الواضح أن مساره كان يقوده مباشرة إلى كوكب المشتري. ولسوء حظنا فإن الارتطام كان في الجانب الذي كان مخفيا عنا وقت الارتطام، لكن منطقة الارتطام ظهرت بعد حوالي 20 دقيقة بسبب الدوران السريع لكوكب المشتري حول محوره. تركت كل قطعة من مذنب بصماتها على كوكب المشتري على شكل بقعة مظلمة في الغلاف الجوي، ويمكن رؤية البقع العديدة حتى في التلسكوبات الهواة. وقد لوحظت نتيجة هذه التأثيرات أيضًا بعد عام من الاصطدام بواسطة تلسكوب هابل الفضائي.

الموقع الإلكتروني للجمعية الفلكية الإسرائيلية
لقد كان يدان على حق
الدليل إلى الكون - معجم دفير لعلم الفلك والفيزياء الفلكية - جون جريبين على موقع ميثوس
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~524979435~~~19&SiteName=hayadan