حل معمای آب در مشتری با داده‌های جدید جونو

حل معمای آب در مشتری با داده‌های جدید جونو

فضاپیمای جونو (Juno) اولین نتیجه علمی خودش را درباره میزان آب در جو مشتری ارائه کرده است. آخرین نسخه منتشر شده ازمجله Nature Astronomy این گونه گفته که در جو استوایی مشتری حدود 0.25%  از ملکول‌های تشکیل دهنده آب وجود دارد. حدود سه برابر خورشید. بعد از ماموریت کاوشگر گالیله در سال 1995 که مشتری را سیاره‌ای بسیار خشک‌تر در مقایسه با خورشید معرفی کرده بود، این اولین بار است که میزان فروانی آب به صورت گاز در جو مشتری نشان داده شده است. ( این مقایسه بر اساس اجزا تشکیل دهنده، اکسیژن هیدروژن  موجود در جو خورشید است نه به صورت مایع)

یک تخمین دقیق از میزان آب موجود در جو مشتری برای چندین دهه از آرزوهای دانشمندان سیارات بود. شکل فراوانی گاز در جو این سیاره غول‌آسا پاسخ بخشی از معمای منظومه شمسی است که به نظر میرسد مشتری اولین سیاره‌ای بوده که تشکیل شده است، ولی حاوی مقدار زیادی گازوغبار که شبیه خورشید نیستند نیز می باشد. 

نظریه پیشرو درباره شکل‌گیری این سیاره بر میزان آب موجود در آن است. فروانی آب همچنین پیامدهای مهم هواشناسی (اینکه جریان‌های باد چگونه بر سطح مشتری حرکت می‌کند) و ساختار داخلی را برای غول گازی به همراه دارد. در هنگام رعد و برق پدیده‌ای که بیشتر بر اساس رطوبت مشتعل می‌شود پدیده ای که به وسیله فضاپیمای Voyager  و دیگر فضاپیماها شناسایی شد دلالت بر وجود آب بر روی مشتری داشت. اما تخمین دقیق میزان عمق آب در جو مشتری به صورت نامشخص باقی ماند.

در سال 1995 کاوشگر گالیله قبل از اینکه از کار بیافتد در قسمتی از مشتری به مدت 57 دقیقه، جایی که فشار اتمسفر به حدود 320 پوند در هر اینچ مربع ( bar22) می رسید نفوذ کرد و طیف سنج مقدار آب موجود در اتمسفر غول گازی را تا عمق 75 مایلی (120 کیلومتر) مخابره کرد. داده‌های دریافتی برای دانشمندان کمی ناراحت کننده بود زیرا که از مقدار پیش بینی شده ده برابر کمتر بود.

نکته جالبتر این است که: مقدار آب اندازگیری شده توسط کاوشگر گالیله با افزایش عمق بیشتر می‌شد. این در حالی است که در نظریه‌ها اتمسفر مشتری به صورت همگن تنظیم شده بود. در تئوری همگن میزان آب به صورت ثابت در سراسر منطقه گسترش یافته است. زمانی که نتیجه به دست آمده با نقشه مادون قرمزی که از تلسکوپ زمینی به طور هم زمان به دست آمده بود ترکیب شد، نتیجه‌ها حاکی از آن بود که ماموریت کاوشگر ناموفق بوده است زیرا که به صورت غیر منتظره‌ای از منطقه گرم و خشک در مشتری نمونه برداری شده بود.

اسکات بولتون مدیر گاوشگر جونو در موسسه تحقیقاتی جنوب غربی در San Antonio درباره جونو این گونه می‌گوید: درست زمانی که ما فکر می‌کنیم کشفی انجام داده‌ایم، مشتری به ما می‌گوید باید بیشتر بدانیم. کشف جونو درباره جو ناهمگن مشتری غافلگیر کننده بود! حتی در زیر ابرها در ارتفاعات برای ما سوال وجود دارد و ما در حال بررسی و اکتشاف هستیم. هیچ کس حتی نمی‌توانست حدس بزند که آب می‌تواند به صورت متغییر در طول سیاره پراکنده شده باشد.

اندازگیری آب از بالا

فضاپیمای خورشیدی جونو در سال 2011 آغاز به کار کرد. تجربه کاوشگر گالیله دلیلی شد تا ماموریتی برای پیدا کردن فراوانی آب بر روی این سیاره غول پیکر پیدا کنند. برای جستجوی عمقی فضای سیاره، از ابزار جدیدی  به نام رادیومتر ماکرویو جونو استفاده می‌شود که از بالا به وسیله شش آنتن، دما و اتمسفر را در اعماق مختلف به صورت هم زمان اندازگیری می‌کند. این وسیله از مزیت آب که قادر به جذب طول موج‌های مختلف است، استفاده می‌کند. درست شبیه اجاق گازهای ماکرویو در خانه‌ها که برای گرم کردن غذا استفاده می‌شوند.  درجه حرارت اندازگیری شده برآمونیاک و آب تاثیر می‌گذارد زیرا که این دو امواج ماکرویو را جذب می‌کنند.

تیم علمی جونو از داده‌های جمع آوری شده در طول هشت پرواز اولیه جونو به دور مشتری، برای تولید یافته‌ها استفاده می کنند. ابتدا آن‌ها بر روی منطقه استوایی متمرکز شدند. به دلیل اینکه به نظر می‌رسد در این منطقه حتی در اعماق جو همگن‌تری دارد. در ارتفاع مداری، رادیومترها قادر هستند داده ها را در عمق بیشتری در مقایسه با کاوشگر گالیله جمع آوری کنند –  93 مایل ( 150 کیلومتر) جایی که فشار به حدود 480 psi یا (bar33)می رسد.

چنگ لی یکی از دانشمندان جونو در دانشگاه کالیفرنیا، این گونه می‌گوید: مقدار آبی که توسط جونو در استوای مشتری پیدا شده است بسیار بیشتر از میزانی است که کاوشگر گالیله تخمین زده بود. زیرا که منطقه استوایی یک منطقه خاص است و ما نیاز داریم که این نتایج را با دیگر قسمت‌های مشتری مقایسه کنیم.

مرز شمالی

مدار 53 روزه جونو به آرامی به سمت شمال حرکت می‌کند تا همان طور که در نظر گرفته شده بود با هر حرکت، اطلاعات بیشتری درباره نیمکره شمالی مشتری به دست آورد. دانشمندان مشتاق دیدن مقدار آب موجود در جو قسمت‌های مختلف عرض جغرافیایی این سیاره هستند.

بیست و چهارمین پرواز علمی جونو در تاریخ 17 فوریه رخ داد و پرواز علمی بعدی آن در 10 آپریل خواهد بود.

اسکات بولتون می‌گوید: هر پرواز برای ما یک کشف جدید است. با مشتری همیشه یک یافته جدید داریم. جونو یک درس مهم به ما داد، و آن این است که ما نیاز داریم به این سیاره نزدیک شویم تا نظریه‌ها را امتحان کنیم.

مترجم: نیلوفر شیدایی

منبع: www.nasa.gov

لینک منبع: https://www.nasa.gov/feature/jpl/findings-from-nasas-juno-update-jupiter-water-mystery