رنگ‌های واقعی سیاره مشتری

فضاپیمای جونو نتوانست به مدار برنامه ریزی شده از سطح مشتری برسد. اما موفق شد اسرار زیادی از این سیارهی غول پیکر را آشکار کند.


رنگ های واقعی سیاره مشتری
 
مرضیه رستمی|  هسته ای عظیم و سخت با الگویی نامشخص و شبیه به توپ پشمالو، قلب بزرگ ترین سیاره منظومه ی شمسی را تشکیل داده است و گردباد هایی عظیم و آشوبناک. قطب های آن را به تسخیر خود در آورده اند.
 
این توصیف بر اساس یافته هایی است که فضاپیمای جونو طی قریب به دو سال گردش به دور سیاره مشتری گردآوری کرده است اگر بخواهم یافته های جونو را در یک کلام خلاصه کنیم، باید گفت که نه ساختار داخلی و نه سطح خارجی سیاره مشتری، شبیه به آنچه اخترشناسان تصور می کردند، نیستند.

تابستان ۲۰۱۶ (۱۳۹۵)، وقتی فضاپیمای جونوسفر پنج ساله خود را به پایان برد و پس از پشت سر گذاشتن مسیری به طول   2/8 میلیارد کیلومتر در فضای داخلی منظومه ی شمسی به سیاره مشتری رسید، خطرناک ترین بخش مأموریت خود را آغاز کرد.
 بیشتر بخوانید: به سوی سیاره مشتری
فضاپیما با سرعت ۲۵۰ هزار کیلومتر بر ساعت به مشتری نزدیک میشد و می بایست به سرعت ترمز می گرفت تا بتواند در مدار مشتری قرار بگیرد. موتور های ترمزی به خوبی عمل کردند و جونو وارد مداری بیضوی به دور مشتری شد که حضیض مداری آن (نزدیک ترین نقطه مدار از مشتری) تنها ۴۲۰۰ کیلومتر با ابر های فوقانی این سیاره فاصله داشت.
 
در این مسیر، جونو از کمربند تشعشعی این سیاره هم گذشت که پس از مجاورت خورشید، خطرناک ترین ناحیه در سراسر منظومه ی شمسی است، زیرا شدت تشعشعات آن ۱۰ هزار بار قوی تر از کمربند تشعشعی زمین (کمربند ون آلن) است و با وجود همه ی تدابیر ایمنی لحاظ شده در طراحی و ساخت جونو، باز این احتمال وجود داشت که ذرات پرانرژی این منطقه، ابزار های الکترونیکی را از کار بیندازند.
 
جونو که آگوست ۲۰۱۱ (مرداد ۱۳۹۰) از پایگاه فضایی کندی در کیپ کاناورال فلوریدا به فضا پرتاب شد، بخشی از بزرگترین برنامه ی تحقیقاتی ناسا به نام «نیوفرانتیرز» به معنی مرز های جدید) است. هدف این فضاپیما، بررسی ساختار پنهان زیر ابر های ضخیم مشتری و آشکارسازی ترکیبات سازنده ی این سیاره است.

اطلاعاتی که این فضاپیما طی بیست و چند ماه گذشته به زمین فرستاده، دانش ما را از بزرگ ترین سیاره منظومه ی شمسی متحول کرده و نشان داده است که نه ساختار داخلی ونه لایه های خارجی آن شبیه به آنچه انتظارش را داشتیم، نیست.
 
رنگ های واقعی سیاره مشتری
 
انرژی خورشیدی در تاریکی
سیاره مشتری یکی از پنج سیاره ای است که از روزگاران کهن برای بشر شناخته شده بود و پس از سیاره ناهد، درخشان ترین آن ها در آسمان شب است. پس از آغاز عصر فضا، پنج فضاپیما توانسته اند تصاویر با کیفیتی را طی ملاقات های نسبتا نزدیک با آن تهه کنند و چشم انداز ابر های متلاطمی را که در لایه های مختلف جواین سیاره پیچ و تاب می خورند، به نمایش در آورند.
 
اما هچ یک از آن ها به اندازه ی جونو به این غول گازی خطرناک نزدیک نشده اند. مهندسان ناسا برای ساخت جونو، ۱۰ سال به سختی کار کردند و در نهایت به سریع ترین فضاپیمای تاریخ (البته تاکنون) دست پیدا کردند.
 
موتور اصلی این فضاپیما، از نوع موتور های موشک است و تنها در شرایط اضطراری برای افزایش یا کاهش سرعت روشن می شود. جونو همچنین نخستین فضاپیمایی است که برای فعالیت در چنین مسافت دوری از سلول های خورشیدی بهره می برد. سه پنل سلول های خورشیدی که هریک نه متر درازا دارند و در مجموع ۱۸ هزار و ۶۹۸ سلول خورشیدی را در خود جای داده اند، جایگزین راکتور گرماهسته ای رادیوایزوتوپی شده اند که پیش از این برای تامین نیروی فضاپیما هایی که از کمربند سیارک ها فراتر می رفتند، مورد استفاده قرار می گرفت.
 
در مدار مشتری، تابش خورشید به کمتر از چهاردرصد آفتاب زمین افت می کند و در این تاریکی، سلول های خورشیدی عظیم جونو حدود ۴۰۰ وات انرژی الکتریکی تأمین می کنند. برای رازگشایی از ویژگی های مشتری، جونو به مجموعه ی کاملی از ابزار های علمی مجهز شده است.
 
ابزار رادیومتر، آنتن ریزموجی است که با بررسی امواج ریزموج ماکروویو) برآمده از درون سیاره، تا صد ها کیلومتر زیر ابر های فوقانی مشتری را می بیند. ابزار گرانش سنج، ژرفای بیشتری را بررسی می کند تا بتواند ترکیب مواد سازنده ی مشتری را تعیین کند. ابزار مغناطیس سنج، شدت و جهت میدان مغناطیسی به شدت قدرتمند مشتری را می سنجد و سه ابزار دیگر به بررسی شفق های قطبی در این سیاره می پردازند. در هر گردش مداری، دوربین میدان دید باز هم تصاویری رنگی از ابر های جو فوقانی مشتری و قطب های آن تهه می کند.

هسته متفاوت
مشتری از هر نظر، بزرگترین جرم منظومه ی شمسی پس از خورشید است. این سیاره به تنهایی بیش از دو برابر مجموع دیگر اجرام کوچکتر منظومه ی شمسی جرم دارد و ۱۳۲۱ سیاره مانند زمین را در خود جا میدهد.
 
اخترشناسان با توجه به مشاهدات پیشین می دانستند که جواین سیاره تا هزار کیلومتر پایین تر از ابر های مرتفع آن ادامه دارد. زیر آن، لایه ای فشرده (چگال) از گاز هدروژن باردار قرار گرفته و پس از آن، اقیانوسی از هیدروژن مایع واقع شده است.
 
در اعماق پایین تر، دما و فشار به قدری افزایش پیدا می کند که براساس شبیه سازی های رایانه ای، هدروژن به مایعی فلزی تبدیل می شود و این ساختار تاخود هسته ادامه پیدا می کند.
 
با این حال، اخترشناسان در مورد ساختار و ویژگی های هسته ی مشتری نظر یکسانی نداشتند. مدل های کلاسیک شکل گیری سیارات، پیش بینی می کردند که در مرکز مشتری، هست های کوچک از جنس آهن و سنگ وجود دارد که اندازه ی آن بزرگتر از زمین نیست. مدلی دیگر پیش بینی می کرد که مشتری در مرکز خود هسته ای ندارد، زیرا عناصر سنگین تر تحت تأثیر فشار و دمای بسیار بالای آن ناحیه درون هدروژن فلزی مایع حل شده اند.
 
اماجونو ساختار متفاوتی را کشف کرد. جرم درون مشتری به شکلی نامتقارن توزیع شده و اثر خود را در میدان گرانشی قدرتمند این سیاره نشان می دهد. تغییرات جزئی در شدت میدان گرانشی بر مدار جونو تأثیر می گذارد و سبب می شود این فضاپیما اندکی لنگ بزند. با اندازه گیری این حرکت های جزئی، اخترشناسان توانسته اند ترکیب مواد درون سیاره را برآورد کنند و به این نتیجه برسند که هسته ی مشتری تا ۲۵ برابر سنگین تر از زمین است. هسته مانند زمین. کره خوش تعریف و مشخصی نیست و ساختاری نامتقارن با مرز های در حال انحلال دارد.
 
باران آمونیاک
اماهسته ی عجیب، بزرگترین شگفتی مشتری نیست. پیش از پرتاب جونو، اخترشناسان باور داشتند که جو این سیاره دارای مقادیر متنابه آب است، چراکه بیش از ۴ / ۵ میلیارد سال پیش و در زمان شکل گیری این سیاره، مشتری به واسطه ی جرم عظیم خود توانسته بود دنباله دار های فراوانی را که از یخ آب تشکیل شده بودند، به خود جذب و با حل تدریجی آن ها درون خود، آب فراوانی را ذخیره کند.
 
اما اندازه گیری های جونو نشان داد هرچند مقادیر زیادی از آب در جو مشتری دیده می شود، اما مولکول غالب در آن، آمونیاک است، آن هم با فراوانی دست کم ۱۰ برابر بیشتر از آب، از ابر های مرتفع مشتری بلور های آمونیاک می بارند که با نفوذ درون جو و افزایش فشار و دما، تبخیر می شوند.
 
مشاهدات جونوهمچنین نشان داد که سیستم باد ها در مشتری شبیه به زمین است، به این ترتیب که هوای گرم در اطراف استوا به بالا صعود می کند و به سوی قطب های خنک تر می وزد. به همین ترتیب، بخار های غلیظ آمونیاک هم در اطراف استوا به بالا صعود می کنند و به سوی قطب ها می روند.

مرگ انتحاری
از جولای ۲۰۱۶ (تیر ۱۳۹۵) که جونو به مدار مشتری وارد شد، این فضاپیما مشتری را در مدار های پنجاه و سه روزه دور می زند. طبق برنامه ی قبلی قرار بود که در اکتبر ۲۰۱۶ (مهر ۱۳۹۵)، موتور اصلی فضاپیما به مدت ۳۴ ثانیه روشن شود تا از سرعت جونو بکاهد و آن را در مداری نزدیک تر و کمتر کشیده تر به دور مشتری قرار دهد که هر ۱۴ روز، آن را به سطح سیاره نزدیک کند؛ اما اتفاقی در زمین، سرنوشت دیگری برای جونو رقم زد.
 
در سپتامبر ۲۰۱۶ (شهریور ۱۳۹۵)، ارتش ایالات متحده دو ماهواره را به خاطر نقص فنی در موتورهایشان از دست داد. جونو هم به موتور مشابه مجهز شده بود، در نتیجه مدیران ناسا در برابر این پرسش قرار گرفتند که آیا ممکن است نقص مشابه هم برای موتور جونو اتفاق بیفتد و این فضاپیمای گران قیمت درون مداری به دردنخور تزریق شود یا بدتر از آن، به درون مشتری سقوط کند؟
 
در نهایت، تصمیم بر این شد که موتور، خاموش باقی بماند و جونو در همان مدار کشیده ی پنجاه و سه روزه به فعالیت های علمی خود را ادامه دهد. به این ترتیب، جونو به جای ۳۷ گردشی که قرار بود تا فوریه ی ۲۰۱۸ انجام دهد، فقط ۱۲ گردش را انجام میداد و در بهترین حالت می توانست به یک سوم توانایی های خود دست پیدا کند.
 
خوشبختانه با گذشت دو سال از گردش به دور مشتری، وضعیت فضاپیما، ابزار ها و پنل های خورشیدی جونو به لطف استاندارد های سخت گیرانه در ساخت آن، به اندازه ی کافی رضایت بخش بود که ناسا تصمیم بگیرد مأموریت جونو را تا جولای ۲۰۲۱ (تیر ۱۴۰۰) تمدید کند. به این ترتیب، جونو می تواند گردش های مداری بیشتری را به دور مشتری انجام دهد و به اهداف پژوهشی بیشتری دست یابد. در نهایت، آخرین بخش مأموریت جونو همانند «گالیلئو» و «کاسینی»، شیرجه به درون جو سیاره هدف خواهد بود.
 
مهم ترین هدف از این مانور، پیشگیری از آلوده شدن قمر های یوروپاو گانیمد با میکروب های احتمالی همراه جونو است. یوروپا و گانیمد، دو قمر مهم از چهار قمر گالیل های مشتری هستند که زیر سطح آن ها، اقیانوسی از آب مایع وجود دارد. بررسی توده های فوران یافته از یخ فشان های یوروپا نشان میدهد که این قمرهم مانند انسلادوس، قمر زحل، شرایط مساعدی برای میزبانی از حیات میکروبی دارد.
 
از آن جایی که جونو فاقد استاندارد های استریل ابزار ها و عاری بودن از هر نوع حیات احتمالی است، احتمالی هر قدر ضعیف وجود دارد که اگر این فضاپیما در مدار مشتری باقی بماند، در نهایت گذارش به یوروپا یا گانیمد بیفتد و با آلوده کردن آن قمر به حیات زمینی، میکروارگانیسم های احتمالی موجود در آن را با خطر نابودی مواجه کند.
 
به همین دلیل و برای پیشگیری از هر فاجعه ی احتمالی، این فضاپیما به درون جو متلاطم مشتری شیرجه خواهد رفت تا در آن بسوزد و از بین برود. در حین این شیرجه، ابزار های جونو برای آخرین بار، اطلاعاتی از ویژگی های لایه های مختلف جو این سیاره به زمین مخابره خواهند کرد تا اخترشناسان بتوانند به مدل های بهتری از شکل گیری و تحول سیارات گازی دست پیدا کنند.
 
کاهش ملاقات های جونو با مشتری
ابتدا قرار بود جونو طی دوران ماموریت خود ۳۷ بار به دور مشتری بچرخد؛ به این ترتیب که پس از رسیدن به مدار مشتری، دو مدار کشیده پنجاه و سه روزه را تکمیل کند و سپس با کاهش سرعت، وارد مدار های کم ارتفاع تر با دوره تناوب ۱۴ روز شود، اما این اتفاق نیفتاد. دو ماهواره دیگر که به موتوری مشابه موتور جونو مجهز بودند، در ماموریت های خود شکست خوردند و مدیران پروژه ی جونو با در نظر گرفتن احتمال وجود مشکلی مشابه در موتور جونو، تصمیم گرفتند این موتور فعال نشود و جونو در همان مدار پنجاه و سه روزه باقی بماند.
 
به این ترتیب، جونو که قرار بود تا پایان ماموریت خود در فوریه ی ۲۰۱۸ (بهمن ۱۳۹۷) در مجموع ۳۷ بار به دور مشتری بچرخد، فقط ۱۲ مدار را تکمیل می کرد. با این حال، وضعیت مناسب فضاپیماسبب شد این مأموریت تا جولای ۲۰۲۱ (تیر ۱۴۰۰) تمدید شود و اطلاعات بیشتری از این سیاره اسرار آمیز گردآوری شود.



منبع: مجله دانستنی ها
loading...

اطلاعات خبر


بازدید: 44
چاپ خبر
منبع:سایت خبری تحلیلی فرادید

کد خبر:1308585

شارژ رایگان

شارژ

با دوستان خود به اشتراک بگذارید

مطالب پیشنهادی از سراسر وب

خبرهای مرتبط

پربازدیدترین اخبار