الجيولوجيا لجانيميد

استخدم العلماء بيانات من مركبة جاليليو الفضائية التابعة لناسا للكشف عن كتل صخرية غريبة تحت الغطاء الجليدي لجانيميد. تدعي إحدى النظريات أنها هياكل صخرية عالقة في أعماق الجليد وظلت على هذا النحو لمليارات السنين

بقلم: آرييل آيزنهاندلر، الجمعية الفلكية الإسرائيلية

استخدم العلماء بيانات من مركبة جاليليو الفضائية التابعة لناسا للكشف عن كتل صخرية غريبة تحت الغطاء الجليدي لجانيميد. تدعي إحدى النظريات أنها هياكل صخرية عالقة في أعماق الجليد وظلت على هذا النحو لمليارات السنين. تم جمع البيانات بواسطة غاليليو خلال تحليقه الثاني حول القمر في عام 1996. يتحدى هذا الاكتشاف النظريات المتعلقة بسُمك وقوة جليد جانيميد، حيث كنا نتوقع أن تكون الصخور مرفوعة أو تستقر، لكنها في مكان ما بينهما. تم إطلاق غاليليو على كوكب المشتري منذ عام تقريبًا (وكان هذا خوفًا من تلويث أوروبا، وهو قمر غاليلي آخر لكوكب المشتري، والذي يُعتقد أن لديه ظروف حياة لنوع ما من الحياة عليه).
اكتشف العلماء كتلًا غير عادية تحت الغطاء الجليدي لأكبر أقمار كوكب المشتري - جانيميد. يمكن أن تكون هذه الكتل غير العادية عبارة عن هياكل صخرية، مدعومة بقشرة جانيميد الجليدية لمليارات السنين. ويأتي هذا الاكتشاف بعد عام تقريبًا من "نقل ملكية" مركبة جاليليو الفضائية التابعة لناسا إلى الغلاف الجوي لكوكب المشتري، ومن ثم "وفاتها" في حادث تحطم، وبعد سبع سنوات من جمع البيانات. أعلن الباحثون في مختبر الدفع النفاث (JPL) في باسادينا، كاليفورنيا، وجامعة كاليفورنيا، لوس أنجلوس النتائج التي توصلوا إليها في مقال سينشر في العدد الثالث عشر من مجلة "جورنال ساينس" في أغسطس.

وقد دفعت هذه النتائج العلماء إلى إعادة التفكير في ما يحتويه الجزء الداخلي لجانيميد. وتقع المطبات المبلغ عنها في الجزء الداخلي من القمر، ولا توجد علامات مرئية على السطح تربط بينها. وهذا يخبر العلماء أن الجليد ربما يكون قويا بما فيه الكفاية، على الأقل بالقرب من السطح، لدعم هذه الكتل الصخرية المحتملة من الغرق إلى الطابق الجليدي على مدى مليارات السنين. وإذا كان هذا انحرافًا بالفعل، فقد يكون سببه تراكمات الصخور في قاع الجليد.

يقول الدكتور جون أندرسون، العالم والمؤلف الرئيسي لورقة مختبر الدفع النفاث: "يمكن أن تكون الحالات الشاذة عبارة عن تركيزات من الصخور عند سطح الجليد أو تحته، أو طبقة من الجليد والصخور ممزوجة بكميات متفاوتة من الصخور". "إذا كان هناك محيط مائي سائل في الطبقة الجليدية الخارجية لجانيميد، فمن المحتمل أن تكون هناك تغيرات في عمقها مع تراكمات صخرية في قاع هذا المحيط. قد تكون هناك تغيرات طبوغرافية في السطح الصخري المخفي، الذي يقع تحت طبقة جليدية خارجية عميقة. هناك احتمالات كثيرة وعلينا أن ندرس الأمر بمزيد من التفصيل".

يقول الدكتور جيرالد شوبرت، المؤلف المشارك للورقة البحثية في جامعة كاليفورنيا (جامعة كاليفورنيا، لوس أنجلوس): "على الرغم من أننا في هذه المرحلة لا نملك أي شيء محدد حول العمق، إلا أننا لم نتوقع أن الغطاء الجليدي سيكون جانيميد قويًا بما يكفي لدعم هذه التركيزات الكتلية المتكتلة. ولذلك نتوقع أن تكون الحالات الشاذة بالقرب من السطح حيث يكون الجليد أبرد وأقوى، أو في الجزء السفلي من الطبقة الجليدية السميكة، تحت الأساس الصخري. وسيكون من المفاجئ للغاية لو كانت هذه الكتل عميقة وفي منتصف الطبقة الجليدية".

يتكون جانيميد من ثلاث طبقات رئيسية: كرة من الحديد المعدني في المركز (اللب)، وقشرة كروية من الصخور (الدرع الخارجي) تحيط بالنواة، وقشرة خارجية تتكون في معظمها من الجليد وتحيط بالقشرة الصخرية واللب. الغطاء الجليدي في جزئه الخارجي سميك جداً: حوالي 800 كيلومتر. السطح هو أعلى جزء من الغطاء الجليدي. وعلى الرغم من أن معظمها يتكون من الجليد، إلا أن القشرة الجليدية قد تحتوي على صخور بداخلها. ويعتقد العلماء أن هناك كمية كبيرة من الصخور في الجليد بالقرب من السطح. يمكن أن تكون الانحرافات في كمية الصخور مصدرًا للبنية الصخرية المحتملة. توصل العلماء إلى النتائج من خلال فحص قياسات دوبلر لمجال جاذبية جانيميد أثناء تحليق غاليليو الثاني بالقرب من القمر في عام 1996. وقاموا بقياس تأثير جاذبية القمر على المركبة الفضائية أثناء مرورها به. لقد وجدوا حالات شاذة غير متوقعة. يقول أندرسون: "صدق أو لا تصدق، لقد استغرقنا وقتًا طويلاً لإصلاح مشكلة الانحراف، ويرجع ذلك أساسًا إلى أننا قمنا بتحليل جميع تمريرات جاليليو القريبة البالغ عددها 31 تمريرة من أقمار المشتري الأربعة الكبيرة". "في النهاية توصلنا إلى أن هناك انتقالًا واحدًا فقط، والآخر بالقرب من جانيميد، حيث تكون الانحرافات الجماعية ملحوظة".

لقد شاهد العلماء بالفعل شذوذات في تركيزات الكتلة على قمر واحد في الماضي، وهو قمر KDHA، خلال أول مهمة مدارية حول القمر في الستينيات. إن تركيزات الكتلة على القمر خلال عصر بعثات أبولو هي نتيجة الحمم البركانية في الحفر المسطحة. وعلى الرغم من ذلك، لم يجد العلماء أي تشابه بين تركيزات هذه الكتل وتلك التي لوحظت على جانيميد.

يقول الدكتور تورنس جونسون، العالم السابق في مشروع جاليليو: "إن حقيقة أن هذه الانحرافات الجماعية لا يمكن اكتشافها إلا من خلال مرور مركبة فضائية بالقرب من القمر أمر مهم بالنسبة للمهام المستقبلية". "يتيح هذا النوع من المعلومات رسم خرائط تفصيلية للجاذبية والارتفاع، والتي بدورها تتيح رسم خرائط للهياكل داخل القشرة الجليدية أو على السطح الصخري. المعلومات الإضافية حول الجزء الداخلي لجانيميد ترفع مستوى أهمية البحث عن شذوذ الجاذبية حول أقمار المشتري وتعطي شيئًا لنتطلع إليه في المستقبل.
يمكن للمهمة المستقبلية التي اقترحتها وكالة ناسا، وهي مهمة القهوة حول أقمار المشتري الجليدية، التحقيق في المشكلة بعمق (حرفيًا).

تم تأليف المقال من قبل مؤلفين مشاركين بما في ذلك الدكتور روبرت أ. جاكوبسون (روبرت أ. جاكوبسون) ويونيس إل. لاو (يونيس إل. لاو) من مختبر الدفع النفاث بالإضافة إلى الدكتور ويليام ب. مور (وليام ب. مور) وجنيفر إل. بالجوتا (جينيفر إل. بالجوتا) من جامعة كاليفورنيا.
مختبر الدفع النفاث (JPL) هو قسم تابع لمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في باسادينا. قام مختبر الدفع النفاث (JPL) بتصميم وبناء مركبة غاليليو المدارية ويقومون بتشغيل المهمة.