محققان دانشگاه نورثمبریا در بریتانیا راز یکی از قدیمیترین معماها در علم سیارات را که به تغییر سرعت دوران سیاره زحل مربوط میشود، فاش کردند. مطالعه جدیدی که در نشریه «Journal of Geophysical Research: Space Physics» منتشر شده، به الگوهای پیچیدهای از گرما و ذرات باردار در شفق قطبی زحل دست یافته است.
زحل همواره دانشمندان را به خود مشغول کرده است، به ویژه پس از اندازهگیریهایی که توسط فضاپیمای کاسینی ناسا در سال 2004 انجام شد و نشان داد که نرخ دوران سیاره با گذشت زمان تغییر میکند. این موضوع از نظر علمی غیرمنطقی بود، زیرا نباید سیارهای به این شکل سرعت خود را تغییر دهد.
جزئیات رویداد
در سال 2021، تیمی به رهبری ستارهشناس تام استالارد از دانشگاه لستر بریتانیا به این نتیجه رسید که تغییر ظاهری در سرعت دوران به خود دوران زحل مربوط نمیشود، بلکه ناشی از بادهایی در جو بالایی آن است. این بادها جریانهای الکتریکی تولید میکنند که سیگنالهای گمراهکنندهای در شفق قطبی ایجاد میکنند. با این حال، سوال اصلی باقی ماند: چه چیزی باعث این بادها میشود؟
در طول مطالعه جدید، محققان از تلسکوپ فضایی «جیمز وب» برای رصد شفق قطبی شمالی زحل بهطور مداوم در طول یک روز کامل استفاده کردند. با تحلیل تابش تحتقرمز ناشی از مولکولی به نام «تری هیدروژن مثبت»، تیم موفق به تولید اولین نقشههای با دقت بالا از دما و چگالی ذرات در این منطقه شد.
این اندازهگیریها با دقتی بیسابقه انجام شد، بهطوریکه 10 برابر دقیقتر از اندازهگیریهای قبلی بودند و این امکان را فراهم کردند که جزئیات دقیقی از فرآیندهای گرم شدن و سرد شدن در جو رصد شود.
زمینه و پسزمینه
نتایج نشان میدهد که الگوهای گرما و چگالی بهطور قابل توجهی با پیشبینیهای مدلهای محاسباتی قدیمی مطابقت دارد، به شرطی که منبع گرما در مناطق یکسانی باشد که شفق قطبی به جو وارد میشود. این بدان معناست که شفق قطبی در زحل تنها یک نمایش نوری زیبا نیست، بلکه نقش فعالی در گرم کردن جو در مناطق خاص ایفا میکند.
این گرم شدن بادهایی تولید میکند و این بادها به نوبه خود جریانهای الکتریکی تولید میکنند که شفق قطبی را دوباره تغذیه میکند و حلقهای خودتغذیهای ایجاد میکند. تیم این پدیده را بهعنوان «پمپ حرارتی سیارهای» توصیف کرد، جایی که شفق جو را گرم میکند، بادها تولید میشوند و سپس این بادها جریانهای الکتریکی را تولید میکنند که شفق را دوباره تقویت میکند.
عواقب و تأثیرات
نتایج همچنین نشان میدهد که آنچه در جو زحل اتفاق میافتد بهطور مستقیم بر میدان مغناطیسی آن تأثیر میگذارد، که منطقه وسیعی از فضاست که تحت تسلط میدان مغناطیسی سیاره قرار دارد. این تعامل متقابل میتواند به توضیح پایداری این پدیده و ادامه آن برای مدت طولانی کمک کند.
تیم تأکید میکند که این کشف درهای جدیدی را برای درک عمیقتر تعاملات بین جو و میدانهای مغناطیسی در سیارات دیگر باز میکند و ممکن است پدیدههای مشابهی را در دنیاهای دوردست درون و بیرون از منظومه شمسی ما فاش کند.
اهمیت منطقهای
این کشفیات برای دانشمندان و محققان در منطقه عربی اهمیت زیادی دارد، زیرا به تقویت درک علمی از سیارات و پدیدههای نجومی کمک میکند. همچنین درک تعاملات بین جو و میدانهای مغناطیسی میتواند افقهای جدیدی برای تحقیق در فضا باز کند.
در پایان، این تحقیق گامی مهم به سوی درک عمیقتر از پدیدههای کیهانی است و تلاشهای مستمر دانشمندان در کشف اسرار جهان را منعکس میکند.