فيديو.. علماء يحلون لغز الشفق القطبي بكوكب المشتري

نجح فريق بحثي بقيادة جامعة كاليفورنيا في حل لغز عمره عقود حول كيفية إنتاج كوكب المشتري لدفعة مذهلة من الأشعة السينية كل بضع دقائق.

والأشعة السينية هي جزء من الشفق القطبي للمشتري، وهو عبارة عن دفعات من الضوء المرئي وغير المرئي الذي يحدث عندما تتفاعل الجسيمات المشحونة مع الغلاف الجوي للكوكب.

وتحدث ظاهرة مماثلة على الأرض، حيث يحدث الشفق القطبي الشمالي، لكن كوكب المشتري أقوى بكثير، حيث يطلق مئات الجيجاوات من الطاقة، وهو ما يكفي لإمداد الحضارة البشرية بالطاقة لفترة وجيزة.

وفي دراسة جديدة نُشرت في دورية (ساينس أدفانسيس)، جمع الباحثون بين الملاحظات عن قرب لبيئة كوكب المشتري بواسطة القمر الصناعي (جونو) التابع لوكالة ناسا، والذي يدور حاليًا حول الكوكب، مع قياسات الأشعة السينية المتزامنة من مرصد (إكس إم إم – نيوتن)، التابع لوكالة الفضاء الأوروبية (الموجود في مدار الأرض).

واكتشف فريق البحث، بقيادة جامعة لندن العالمية والأكاديمية الصينية للعلوم، أن مشاعل الأشعة السينية كانت ناجمة عن الاهتزازات الدورية لخطوط المجال المغناطيسي للمشتري.

وتخلق هذه الاهتزازات موجات من البلازما (الغاز المتأين) التي ترسل جسيمات أيونية ثقيلة "تتصفح" على طول خطوط المجال المغناطيسي حتى تصطدم بالغلاف الجوي للكوكب، وتطلق طاقة على شكل أشعة سينية.

ويقول المؤلف الرئيسي المشارك الدكتور ويليام دن: "لقد رأينا كوكب المشتري ينتج الشفق القطبي للأشعة السينية لمدة 4 عقود، لكننا لم نعرف كيفية حدوث ذلك، وعلمنا فقط أنه تم إنتاجه عندما تحطمت الأيونات في الغلاف الجوي للكوكب".

ويضيف: "نعلم الآن أن هذه الأيونات يتم نقلها بواسطة موجات البلازما، وهو تفسير لم يتم اقتراحه من قبل، على الرغم من أن عملية مماثلة تنتج الشفق القطبي للأرض، وبالتالي، يمكن أن تكون ظاهرة عالمية، موجودة عبر العديد من البيئات المختلفة في الفضاء".

ويحدث الشفق القطبي بالأشعة السينية في القطبين الشمالي والجنوبي لكوكب المشتري، غالبًا مع انتظام حركة الساعة، وخلال الملاحظات التي تم تسجيلها بالدراسة، كان المشتري ينتج دفقات من الأشعة السينية كل 27 دقيقة.

وتنشأ جسيمات الأيونات المشحونة التي تضرب الغلاف الجوي من الغاز البركاني المتدفق في الفضاء من البراكين العملاقة على قمر المشتري، آيو.

ويتأين هذا الغاز (يتم تجريد ذراته من الإلكترونات) بسبب الاصطدامات في البيئة المباشرة لكوكب المشتري ، مما يشكل دونات من البلازما التي تحيط بالكوكب.

ويقول المؤلف المشارك الرئيسي تشونغهوا ياو من الأكاديمية الصينية للعلوم ، بكين): "الآن حددنا هذه العملية الأساسية، هناك ثروة من الاحتمالات للمكان الذي يمكن دراسته فيه بعد ذلك، ومن المحتمل أن تحدث عمليات مماثلة حول زحل وأورانوس، نبتون وربما الكواكب الخارجية أيضًا، مع أنواع مختلفة من الجسيمات المشحونة".

وتقول غرازيلا براندواردي-رايمونت من مختبر علوم الفضاء بجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس والمؤلفة المشاركة بالدراسة: "تنتج الأشعة السينية عادة عن طريق ظواهر شديدة القوة والعنف مثل الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية، لذلك يبدو من الغريب أن مجرد كواكب تنتجها أيضًا".

وتضيف: "لا يمكننا أبدًا زيارة الثقوب السوداء، لكن كوكب المشتري على أعتابنا، و مع وصول القمر الصناعي جونو إلى مدار كوكب المشتري، أصبح لدى علماء الفلك الآن فرصة رائعة لدراسة بيئة تنتج الأشعة السينية عن قرب".