نظرة فاحصة على كوكب المشتري

كوكب المشتري، أبعد أقمار زحل الكبيرة، كان دائما لغزا بسبب الاختلافات بين جانب واحد - المشرق - والجانب الآخر - المظلم. وقد زاد اقتراب كاسيني منها من الغموض، ومن بين أمور أخرى، رفع لغز سلسلة الجبال الواقعة على خط الاستواء والتي تشكل نوعًا من السور العظيم.

في 10.9.2007 سبتمبر 1300، قامت المركبة الفضائية كاسيني بأقرب مرور لكوكب المشتري. كانت أقل مسافة إلى سطح القمر 2008 كيلومتر، وكانت هذه أقرب رحلة مخطط لها ضمن خطة عمل كاسيني. ومع انتهاء النشاط المخطط له لـ Xaxini في يونيو 2012، تم تمديد مهمتها لمدة عامين آخرين ومن الممكن أن يكون هناك تمديد لمدة عامين آخرين، في المجموع حتى عام 20. في أجزاء معينة من المركبة الفضائية بالقرب من القمر في المنطقة الاستوائية، وصلت الدقة إلى 31.12.2004 مترًا لكل بكسل. وهي قدرة تسمح بإلقاء نظرة فاحصة على الظواهر التي تم رصدها في وقت سابق بتاريخ 123,000/1468/3.54 (اليوم الذي كانت فيه مسافة عبور المركبة الفضائية الدنيا 80 كم)، ولكن بمزيد من التفصيل، حيث يبلغ قطر كوكب المشتري 80 كم، وهي المسافة ويبلغ مداره من زحل XNUMX مليون كيلومتر ويدور حوله مرة كل XNUMX يوما. كوكب المشتري هو أبعد أقمار زحل الكبيرة. نظرًا لأنه يظهر جانبًا واحدًا فقط من زحل، فإن يومه طويل بشكل خاص - XNUMX يومًا.

الإغاثة في المنطقة الاستوائية

ومن الظواهر البارزة التي رصدتها كاسيني على كوكب المشتري أثناء مرورها الأول هو خط التلال عند خط الاستواء، وأظهرت القياسات أن طول خط التلال 1300 كيلومتر، وارتفاعه 13 كيلومتراً وعرضه 20 كيلومتراً، كما تم العثور على حفر على سفوح الكوكب. الفرج وعلى قمته. وفي رحلة العبور القريبة وجد أن ارتفاع التضاريس في بعض الأماكن يصل إلى 20 كم، والتضاريس ليست مستمرة ومظهرها مجزأ (photos.jpg5201W000, W00035149.jpg). وفي محاولة لإيجاد تفسير لمسألة تشكل التضاريس، ربطوا هذه الظاهرة بالدوران البطيء للقمر حول زحل (18.7.07web: "قمر زحل")، وفقا لنموذج قام الباحثون ببنائه، يدور كوكب المشتري حول نفسه مرة كل 5 ساعات، ويدور حول زحل مرة كل 16 ساعة، وهي ظاهرة تذكرنا إلى حد ما بحركة عطارد حول الشمس، ويدور هذا الكوكب حول نفسه مرة كل 55 يوما ويدور حول الشمس مرة واحدة كل 88 يوما. فدوراته الثلاث حول نفسه تعادل دورتين حول الشمس. أعطى هذا الدوران السريع لليبتوس ​​شكلاً مسطحًا مما أدى إلى زيادة مساحة السطح. وبمرور الوقت تباطأ معدل الدوران المحوري إلى 3 ساعة وتجمد الغلاف الخارجي للقمر. פני השטח של הירח הקר קטנו והחומר העודף נהיה קשיח מדי מכדי לחזור פנימה לתוך גוף הירח.במקום זאת הוא נערם לשרשרת הרים בקו המשווה .בכדי שגלי הגיאות יאטו את יפטוס לקצב הסיבוב הצירי הנוכחי,פנימו של הירח חייב להיות חם יותר קרוב לנקודת ההתכה של מי جليد.

يجب أن يكون العمر الافتراضي لمصدر الحرارة محدودًا زمنيًا للسماح للقشرة القمرية بالتبريد بسرعة والحصول على تكوين "ناضج"، ووفقًا لتقديرات مختلفة، يأتي مصدر الحرارة من الصخور التي تحتوي على نظائر مشعة قصيرة العمر - الألومنيوم 26 و الحديد 60 - الذي يتحلل بسرعة من الناحية الزمنية الجيولوجية. وبما أن هذه النظائر تضمحل بمعدل معروف، فمن الممكن تأريخ كوكب المشتري بشكل مشابه للتأريخ الذي تم باستخدام الكربون 14. وأظهرت الحسابات المستندة إلى الألومنيوم 26 أن عمر المشتري يبلغ 4.5 مليار سنة. وقد تم العثور على مثل هذه النظائر في النيازك المختلفة في الجزء الداخلي من النظام الشمسي.

المشكلة في هذا النموذج هي المسافة بين كوكب المشتري وزحل. مسافة 3.5 مليون كيلومتر. ولو أخذنا قمرا آخر لزحل فسنجده بنفس الحجم، وقطره 1530 كيلومترا (أكبر قليلا)، ويدور حول زحل مرة كل 4.5 أيام، وتبلغ المسافة المدارية بينه وبين زحل 524,000 ألف كيلومتر، وعند التحقق من نسبة المسافات بين القمرين، الكواكب من الشمس ونسبة المسافات القمرية للكواكب، في كل مجموعة تتقارب هذه النسبة عادة إلى قيمة أصغر من الرقم 2 (مزار 34:2002)، ويتجاوز المشتري القيمة 2 بعدة مراتب من حيث الحجم. يدعو إلى احتمالين. وفقًا لأحد الاحتمالات، كان كوكب المشتري أقرب إلى زحل، ومن الممكن أنه كان يدور حوله مرة كل 16 ساعة ولأي سبب كان يتم إلقاؤه في مدار أبعد، ربما بسبب الاصطدام بجسم آخر. الاحتمال الثاني هو أن شيفتوس جاء من مكان آخر في المجموعة الشمسية، وربما كان يدور حول كوكب آخر، فخرج من مداره وبدأ يتحرك في المجموعة الشمسية حتى استحوذت عليه جاذبية زحل. ومرة أخرى يعود السؤال عن أصل الإغاثة.

اختلاف الظلمة بين جانبي القمر

ومن أبرز الظواهر التي تم رصدها على هذا القمر منذ أن تم توجيه التلسكوبات إليه هو أن أحد الجانبين شديد السطوع والجانب الآخر مظلم للغاية، والجزء المظلم من القمر يواجه زحل والجانب المشرق لا يتعرض للكوكب. - شكل المنطقة المظلمة بيضاوي الشكل، يقع أحد طرفيه عند خط الطول 330 درجة، والطرف الآخر عند خط الطول 240 درجة. نطاق التغطية 270 درجة، الحد الشمالي يقع بين دائرتي عرض 60 - شمالاً 55 درجة، والحد الجنوبي عند جنوب 55 درجة. اسم المنطقة هو كاسيني ريجيو. وخلال المرور الذي قامت به سفينة "كساسيني" عام 2007، أصبح من الواضح أن المنطقة مليئة بالحفر. تتميز جيدا بـ 3 فوهات كبيرة، واحدة يبلغ قطرها 424 كم، وهذه هي فوهة فالسيرون، والأخرى يبلغ قطرها 580 كم واسمها تورجيس. وتقع هذه الفوهة في الجزء الشرقي السفلي وتحاذي تضاريس خط الاستواء، كما توجد حفرة كبيرة أخرى تسمى مالبريميس ويبلغ قطرها 377 كيلومتراً وتقع بين خطي الطول 150° - 95°. قتامة اللون في هذه المنطقة ليست موحدة. يُظهر نسيج السطح الظلال، وتزيد الخريطة المعدة بعد صور كوكب المشتري (PIA08406 web) من حدة السؤال الذي رافق الباحثين لسنوات فيما يتعلق بأصل الظلام. هل هي نتيجة عمليات جيولوجية أدت إلى قذف مواد أم أنها مواد جاءت إلى المشتري من أقمار أخرى وإذا كان الأمر كذلك فمن أي الأقمار؟

وتقع المناطق المضيئة لكوكب المشتري في خطوط العرض العليا وفي الفضاء الواقع بين أطرافه
منطقة كاسيني. في الجزء الجنوبي من القمر بين خطي الطول °280 - °240 توجد حفرة يبلغ قطرها 504 كم ومسطحة واسمها إنجلير. ومع انتقالك من المناطق المضيئة إلى المنطقة المظلمة يضعف السطوع تدريجيا حتى يصبح معتما، وعلى خط الطول 330° عند الطرف الشرقي من كاسيني ريجيو توجد حفرة يبلغ قطرها 244 كم واسمها نيمون وهي مظلمة في الأسفل ولها نقطة مستديرة ومشرقة في الوسط، وتقع حفرة ذات "انعكاس لوني" بالقرب من القطب الشمالي. قاعها مظلم أقوى ظلمة على القمر ومن حوله سطحان لامعان أشد سطوعا على سطح القمر. وإلى الشرق منهما حفرتان، واحدة داخل الأخرى، مغطاة بمادة خفيفة، باستثناء جزء من الجدار الداخلي للحفرة الداخلية، وإلى الشرق منهما يمكن رؤية حفرة أخرى، أسفلها عبارة عن حفرة لون انتقالي بين ضوء البيئة واللون الرمادي (PIA08206web)، ويفتوس بأكملها مغطاة بالحفر. عدد الحفر التي يزيد قطرها عن 200 كيلومتر هو 8.

الماء وثاني أكسيد الكربون

والاتجاه السائد فيما يتعلق بأصل اللون الداكن لكوكب المشتري هو أنه "مستورد" من أقمار أخرى يكون اتجاه حركتها حول زحل معاكسا لاتجاهها. وبمجرد أن يصبح الجانب المواجه لزحل مظلماً جداً، يحدث انفصال سريع للحرارة عن السطح، فتمتص المنطقة المظلمة المزيد من حرارة السطح وتبدأ في التسخين، فيبدأ جليد الماء في التبخر، ويتكثف البخار في البرد. المنطقة وفي الجانب الأقرب الذي يمكن أن يكون عند القطبين ودوائر العرض المنخفضة في الجانب المخفي من زحل، حيث تفقد المادة المظلمة الجليد المائي وتصبح أكثر قتامة والمادة الخفيفة تتراكم الجليد وتصبح أكثر سطوعًا في عملية تسمى العملية الهاربة. وبما أن عدد الحفر الصغيرة على كوكب المشتري المحفورة في طبقة الجليد الفاتحة صغير، فمن المقدر أن طبقة المادة المظلمة رقيقة، إذا كان هناك أماكن تكون فيها هذه الطبقة أكثر سمكا، ويبدو أن المادة المظلمة تقع فوق الطبقة الجليدية الخفيفة. والحقيقة التي تدعم هذا النهج هي وجود مادة متبقية تنتج عن تسامي جليد الماء ("كاسيني هي" 8.12.07web).

وتظهر النتائج أن المنطقة تصبح أنظف من الجليد المائي مع تحرك شمال أو جنوب خط الاستواء ومنطقة المنطقة المواجهة لزحل على الجانب الآخر، كما أن حركة الجليد تزيد من تركيز المادة المظلمة في هذه المناطق. ومن النتائج المدهشة لذلك زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون لأن هذا الغاز أكثر تطايرًا من الماء. الاستنتاج الواضح هو أن الغاز محصور في الأرض وأن وجوده في المنطقة الاستوائية مستقر (PIA2:web).

درجات الحرارة

ونظرًا لطول نهار المشتري، يمكن أن تتراكم الحرارة في أماكن مختلفة في منطقة خط الاستواء أثناء النهار وتبرد بدرجة غير عادية أثناء الليل. يمكن للمناطق المظلمة من كوكب المشتري أن تمتص كمية كبيرة من ضوء الشمس وتسخن بها خلال النهار بدرجة أكبر من المناطق المضيئة، وفي معظم أقمار زحل يكون فرق درجة الحرارة بين الظهر ومنتصف الليل 20 درجة مئوية، بينما على كوكب المشتري يكون الفرق في درجة الحرارة بين الظهر ومنتصف الليل XNUMX درجة مئوية. هو أعظم من ذلك بكثير. نطاق درجة الحرارة بين
درجة مئوية-165 ظهراً إلى درجة مئوية-235- عند منتصف الليل.

في القسم الواقع بين الغرب °212 شمالاً °36 والغرب °220 جنوباً °22 الواقع في القسم الواقع بين الطرف الشرقي لكاسيني ريجيو ونهايتها الغربية، وجد أن اختلافات درجات الحرارة عند خط الاستواء تتراوح بين -145 درجة مئوية في المناطق المضيئة و-160 درجة مئوية في المناطق المضيئة (PIA10012: web).

هذا الاختلاف البسيط في درجة الحرارة له تأثير كبير على كوكب المشتري. لأنه عند درجات حرارة المنطقة المظلمة يمكن فقدان كمية كبيرة من الجليد المائي الشائع جدًا على معظم أسطح أقمار زحل بسبب التبخر على مدى ملايين السنين. تصل درجة الحرارة خلال النهار إلى 145 درجة مئوية - حيث يتم فقدان طبقة من 20 مترًا من الجليد المائي على مدى ملايين السنين. وفي المناطق المضيئة حيث درجة الحرارة 160 درجة مئوية - تتبخر طبقة من جليد الماء بسمك 10 أمتار في نفس الفترة الزمنية. ويبدو أنه مع التبخر الكامل للجليد من وجه المشتري، يصبح سطح القمر المظلم أكثر قتامة والمناطق المضيئة المجاورة له أكثر سطوعا ونتيجة لذلك تزداد التغيرات الضوئية، وتعرف هذه العملية بالعزل الحراري. ووفقا لنماذج مختلفة، فإن الماء الذي يتبخر في المنطقة المظلمة يمكن أن يتراكم عند خطوط العرض العالية، وبالتالي يفسر سطوع القطبين على الجانب المظلم من القمر المواجه لزحل، وبنفس الطريقة، من الممكن أيضا تفسير المنطقة المظلمة نسبيا. عند خط الاستواء على الجانب المخفي من القمر (PIA10012: web).

نقاش

إن الانتشار الواسع للمنطقة المظلمة يجعلها ظاهرة جيولوجية ذات أبعاد عالمية. وهي منطقة مليئة بالحفر منها 3 حفر في حدود مئات الكيلومترات وفي داخلها حفر أيضاً، وظلمة السطح ليست موحدة. ويتلاشى في المنطقة الحدودية شمالاً وجنوباً باتجاه القطبين، مما يزيد من حدة السؤال عن أصله خارجي أم داخلي، هل يأتي من أقمار أخرى أم نتيجة عمليات جيولوجية؟ الجزء السفلي من فوهة تورجيس أغمق من المناطق الأخرى في كاسيني ريجيو، وبالقرب من الجدار الداخلي الجنوبي الشرقي توجد حفرة يبلغ قطرها 121 كم واسمها مالون. وما يميز هذه الفوهة هو اكتشاف انزلاقات صخرية على المنحدرات الغربية للجدار الداخلي تشبه ظاهرة الانهيارات الأرضية الجبلية على الأرض، ويكون قاع فوهة تورجيس مسطحا إلى حد ما، مما يعني أن سطح أرضية الحفرة كان مليئة بالمواد التي انفجرت من القشرة القمرية وسوتها، ثم جاء سحق آخر، وحدثت عملية مماثلة في فوهة مالون ثم جاء الانهيار الصخري، وأرضية فوهة مالون مظلمة أيضًا ولكنها أخف قليلاً من الجزء السفلي من الحفرة التي تقع فيها، وهذه البيانات تجعل من الممكن عمل مقطع طبقي لفوهة تورجيس ككل وتحديد عمرها النسبي.

ويشبه الجزء السفلي من الحفرتين الكبيرتين الأخريين في كاسيني ريجيو، فالسارون ومالبيميس، في درجة ظلمته تلك الموجودة في المنطقة ككل. وإذا نظرت إلى كاسيني ريجيو ككل، فسوف تحصل على انطباع بأنها هي الحفرة الأكبر. نتاج تكوين فوهتين عملاقتين من الحجم العالمي هزت القمر بأكمله وفي فترة لاحقة تشكلت الفوهتان التي أشرنا إليها سابقاً. وتلاها فيما بعد دفقات من الحمم البركانية من القشرة القمرية، تشبه ظواهر مماثلة تحدث على كواكب أخرى في المجموعة الشمسية وأقمارها، وعلى الأقمار الأخرى، تتباعد الفوهات الكبيرة عن بعضها البعض بمئات الكيلومترات، وفي كوكب المشتري، تتباعد جوانب القمر عن بعضها البعض. تتلامس هذه الفوهات مع بعضها البعض إلى حد خلق سلسلة من الزلازل أدت إلى ثوران الحمم البركانية التي دمرت وغطت جوانبها المتلامسة، ومن الممكن أن يكون التضاريس على خط الاستواء نتاجا لاحقا لهذه التأثيرات، ومن الممكن أيضا أن ترتبط الانهيارات الصخرية في الحفرة بهذا. الدعم المحتمل لهذه الفرضية هو إذا وجدوا في كاسيني ريجيو كتلًا (تركيزات الكتلة) مثل تلك الموجودة على قمر الأرض.

إن النموذج المقترح الذي بموجبه يؤدي الظلام الشديد للجانب المواجه لزحل إلى ارتفاع درجة حرارته على فترات زمنية جيولوجية وبالتالي إلى تبخر الجليد المائي في عملية التسامي وتراكمه في أماكن أخرى هو إشكالي. كوكب المشتري أصغر من أن يكون له غلاف جوي بكل معانيه الجوية، والأكثر من ذلك أنه أثناء التسامي يهرب جزء كبير من بخار الماء بسرعة، والسؤال الآخر الذي يطرح نفسه من هذا النموذج هو ما هي النسبة الكمية بين بخار الماء الذي يهرب من كوكب المشتري؟ القمر وما يتجمد.ولذلك يجب علينا أن نفكر في إمكانية أخرى. وإذا تفحصنا حفرة إنجلير نرى أن في شرقها بقايا حفرة سابقة قطعتها وكلاهما مغطى بمادة خفيفة توجد حولهما أيضاً وتغطي مساحات واسعة. القسم الثاني، تشكلت طبقة التغطية هذه بعد تكوين فوهة إنجلير، وتظهر المادة الخفيفة في أماكن مختلفة على شكل بقع، وهناك أماكن توجد داخل الفوهات (صورة N00093117.jpg) وفي أماكن أخرى تغطيها السهول والانزلاق إلى الحفر (الصورة PIA08375 web). التفسير البديل لعملية التسامي هو وجود مصادر للمياه الجوفية، ربما طبقات المياه الجوفية أو محيطات مائية تحت الأرض تشبه يوروبا، أحد أقمار كوكب المشتري. في أماكن مختلفة، تكسرت هذه المياه قد تندلع وربما تندلع حتى اليوم، ليس على شكل ينابيع حارة مثل القمر إنسيلادوس، ولكن بكثافة أضعف وتتجمد بسرعة. وهكذا تتكدس طبقات الجليد فوق بعضها البعض، ويمكن أن يشير حجم المناطق المضيئة إلى مدة عملية تفجر الماء.

هناك ظاهرة مشابهة ولكن معاكسة وهي المناطق المضيئة المغطاة بالبقع الداكنة (الصور PIA08374:web, PIA08373:web). قد يكون هناك بالفعل موقف حيث سيتم العثور على العديد من البقع الداكنة في مناطق مختلفة ولكن دون أي استمرارية. البقع هي معزول. ويمكن أيضًا أن تكون نتاجًا لمواد تندلع من القشرة القمرية على شكل نقاط ساخنة صغيرة.

إن مقارنة درجات الحرارة التي قاستها المركبة كاسيني خلال عبورها عامي 2004 و 2007 تسمح ببدء بناء المقاطع الحرارية في النقاط الساخنة على سطح القمر مع مراعاة خفة الأرض وظلمتها، وستسمح هذه المقارنة رسم الخرائط المعدنية وتحديد المواقع الدقيقة للمصادر الحرارية داخل قشرته حيث وجدت ظواهر القمر - النقاط الساخنة، وإذا كان الأمر كذلك فإن السؤال البديهي هو: هل توجد تيارات حمل حراري داخل القمر؟

סיכום

إن مجموع كل الظواهر الموجودة على كوكب المشتري يجعلها، مثل إنسيلادوس (على الرغم من وجودها على القمر لأسباب أخرى)، ظاهرة فريدة ليس فقط داخل فضاء زحل، ولكن أيضًا في النظام الشمسي بأكمله. يجدر التفكير في مركبة فضائية ستدخل مدارًا حولها، بما في ذلك مركبتان صالحتان لجميع التضاريس ستتحرك إحداهما في المنطقة المظلمة والأخرى في المنطقة المضيئة.