يقول العلماء إن "الشفق القطبي الغريب" على كوكب المشتري يكشف عن نوع جديد من موجة البلازما

الأضواء الشمالية المتلألئة التي تخترق سماء ألاسكا لها أبناء عمومة أكثر وحشية على كوكب المشتري – فهي أكبر وأغرب، وترتبط الآن باكتشاف يساعد العلماء على فهم الطقس الفضائي بشكل أفضل.

كشفت هذه "الشفقات القطبية الغريبة" على أكبر كواكب نظامنا الشمسي عن نوع غير معروف سابقًا من موجات البلازما، وفقًا لدراسة أجراها باحثون في جامعة مينيسوتا توين سيتيز. قد يساعد هذا الاكتشاف العلماء على فهم الشفق القطبي على العوالم الأخرى بشكل أفضل، وكيف تحمي المجالات المغناطيسية الكواكب، بما فيها الأرض، من الإشعاعات الضارة المتدفقة من نجومها.

الأضواء الشمالية والجنوبية، تُرى كأشرطة خضراء وزرقاء في سماء الليل. ومع ذلك، فإن شفق المشتري أقوى بكثير؛ فهو أيضًا غير مرئي لنا بدون أجهزة ترصد الأشعة فوق البنفسجية أو تحت الحمراء.

مركبة جونو الفضائية، التي تدور حول كوكب المشتري منذ عام ٢٠١٦، تتبع مسارًا حلقيًا طويلًا فوق قطبي الكوكب، وهو مدار مصمم لتقليل تعرض المسبار لأحزمة الإشعاع المكثفة للمشتري مع السماح لأجهزته بالتقاط قياسات مفصلة. ويشمل ذلك جهاز "ويفز"، الذي يمكنه "الاستماع" إلى الإشارات الكهرومغناطيسية الصادرة عن الجسيمات المشحونة في البلازما أثناء تفاعلها مع المجال المغناطيسي للمشتري.

وقال علي سليمان، الأستاذ المساعد للفيزياء والفلك في جامعة مينيسوتا والذي شارك في قيادة الدراسة، في بيان: "لقد أعطانا تلسكوب جيمس ويب الفضائي بعض الصور بالأشعة تحت الحمراء للشفق القطبي، ولكن جونو هي أول مركبة فضائية في مدار قطبي حول كوكب المشتري".

تتشكل البلازما، التي تُسمى غالبًا الحالة الرابعة للمادة، عندما تكون الذرات مشحونة بشدة لدرجة أنها تتفكك إلى خليط من الإلكترونات والأيونات. تتدفق هذه المادة المشحونة كهربائيًا كالسائل، لكنها تستجيب أيضًا بقوة للمجالات المغناطيسية، وفقًا للبيان. حول كوكب المشتري، وهو الكوكب الأكثر مغناطيسية في النظام الشمسي، تتصرف البلازما بطرق لا توجد على الأرض.

من خلال دراسة قياسات جونو، وجد سليمان وفريقه أن كثافة البلازما في البيئة القطبية للمشتري منخفضة للغاية، بينما المجال المغناطيسي قوي للغاية، مما يعني أن الموجات تهتز بترددات منخفضة بشكل غير معتاد. هذا يُنتج نوعًا جديدًا كليًا من الموجات – موجة تبدأ كموجة ألففين المألوفة، ثم تنتقل إلى ما يُعرف بـ"وضع لانغموير" في ظل الظروف القاسية للمشتري، وفقًا للدراسة الجديدة.

وقال روبرت ليساك، المؤلف المشارك في الدراسة وأستاذ الفيزياء والفلك في جامعة مينيسوتا، في البيان نفسه: "بينما يمكن للبلازما أن تتصرف مثل السائل، فإنها تتأثر أيضًا بحقولها المغناطيسية وحقولها الخارجية".

وجد الفريق أيضًا أن المجال المغناطيسي للمشتري يوجه الجسيمات المشحونة بشكل مختلف عن المجال المغناطيسي للأرض. على الأرض، عادةً ما تُشكل الشفق القطبي نطاقات حلقية الشكل حول القطبين. أما على المشتري، فتُوجه الجسيمات مباشرةً إلى الغطاء القطبي، مما يُنتج شفقًا قطبيًا أكثر تركيزًا وفوضوية.

على الرغم من عدم وجود مثل هذه الظروف على الأرض، يعتقد العلماء أنها قد تكون شائعة على الكواكب الخارجية لنظامنا الشمسي، أو حتى على الكواكب الخارجية الضخمة التي تدور حول نجوم أخرى. وتشير الدراسة إلى احتمال وجود موجات بلازما مماثلة على النجوم شديدة المغناطيسية نفسها.

يخطط الفريق لمواصلة تحليل بيانات جونو أثناء قيام المركبة الفضائية بدورات إضافية حول كوكب المشتري. كل دورة قد تكشف المزيد من الأدلة حول سلوك البلازما في الظروف القاسية، وبالتالي، تكشف كيف تحافظ الكواكب – بما فيها كوكبنا – على حمايتها من العواصف الإشعاعية المستمرة من نجومها.

وتم وصف هذا البحث في ورقة بحثية نشرت في 16 يوليو في مجلة Physical Review Letters.

تابعونا على أخبار جوجل