كشف باحثون من جامعة نورثمبريا البريطانية عن سر أحد أقدم الألغاز في علم الكواكب، يتعلق بتغير سرعة دوران كوكب زحل. الدراسة الجديدة، التي نُشرت في دورية «جورنال أوف جيوفيزيكال ريسيرش: سبيس فيزيكس»، توصلت إلى أنماط معقدة من الحرارة والجسيمات المشحونة كهربائياً في الشفق القطبي لزحل.
لطالما حير زحل العلماء، خاصة بعد قياسات أجرتها مركبة كاسيني التابعة لوكالة «ناسا» عام 2004، والتي أظهرت أن معدل دوران الكوكب يتغير مع الوقت. هذا الأمر كان غير منطقي علمياً، حيث لا يُفترض أن يغير كوكب سرعته بهذه الطريقة.
تفاصيل الحدث
في عام 2021، توصل فريق بقيادة عالم الفلك توم ستالارد من جامعة ليستر البريطانية إلى أن التغيير الظاهري في سرعة الدوران لا يتعلق بدوران زحل نفسه، بل ينتج عن رياح في غلافه الجوي العلوي. هذه الرياح تولد تيارات كهربائية تعطي إشارات مضللة في الشفق القطبي. ومع ذلك، بقي السؤال الأهم: ما الذي يسبب هذه الرياح؟
خلال الدراسة الجديدة، استخدم الباحثون تلسكوب «جيمس ويب» الفضائي لرصد الشفق القطبي الشمالي لزحل بشكل متواصل على مدار يوم كامل. من خلال تحليل الإشعاع تحت الأحمر الصادر عن جزيء يُعرف باسم «ثلاثي الهيدروجين الموجب»، تمكن الفريق من إنتاج أول خرائط عالية الدقة لدرجات الحرارة وكثافة الجسيمات في هذه المنطقة.
تميزت هذه القياسات بدقة غير مسبوقة، إذ كانت أكثر دقة بـ10 مرات من القياسات السابقة، مما سمح برصد تفاصيل دقيقة لعمليات التسخين والتبريد في الغلاف الجوي.
السياق والخلفية
أظهرت النتائج أن أنماط الحرارة والكثافة تتطابق بشكل كبير مع توقعات النماذج الحاسوبية القديمة، بشرط أن يكون مصدر الحرارة في المناطق نفسها التي يدخل منها الشفق القطبي إلى الغلاف الجوي. يعني ذلك أن الشفق القطبي في زحل ليس مجرد عرض ضوئي جميل، بل يلعب دوراً نشطاً في تسخين الغلاف الجوي في مناطق محددة.
هذا التسخين يولد رياحاً، وهذه الرياح بدورها تنتج تيارات كهربائية تغذي الشفق القطبي مجدداً، لتنشأ حلقة مستمرة ذاتية التغذية. وصف الفريق هذه الظاهرة بأنها «مضخة حرارية كوكبية»، حيث يسخن الشفق الغلاف الجوي، فتتولد الرياح، ثم تنتج هذه الرياح تيارات كهربائية تعزز الشفق مرة أخرى.
التداعيات والتأثير
تشير النتائج أيضاً إلى أن ما يحدث في الغلاف الجوي لزحل يؤثر مباشرة في غلافه المغناطيسي، وهي المنطقة الواسعة من الفضاء التي يهيمن عليها المجال المغناطيسي للكوكب. هذا التفاعل المتبادل قد يساعد في تفسير استقرار هذه الظاهرة واستمرارها لمدّة طويلة.
يؤكد الفريق أن هذا الاكتشاف يفتح الباب أمام فهم أعمق للتفاعلات بين الغلاف الجوي والمجالات المغناطيسية في الكواكب الأخرى، وقد يكشف عن ظواهر مماثلة في عوالم بعيدة داخل وخارج نظامنا الشمسي.
الأثر على المنطقة العربية
تعتبر هذه الاكتشافات ذات أهمية كبيرة للعلماء والباحثين في المنطقة العربية، حيث تساهم في تعزيز الفهم العلمي للكواكب والظواهر الفلكية. كما أن فهم التفاعلات بين الغلاف الجوي والمجالات المغناطيسية يمكن أن يفتح آفاق جديدة للبحث في الفضاء.
ختاماً، يمثل هذا البحث خطوة مهمة نحو فهم أعمق للظواهر الكونية، ويعكس الجهود المستمرة للعلماء في استكشاف أسرار الكون.