فيزياء المحيطات تشرح أعاصير المشتري

تدور حول كوكب المشتري وأقماره الـ 79 مركبة جونو الفضائية، وهي قمر صناعي تموله وكالة ناسا وترسل صورًا من أكبر كوكب في نظامنا الشمسي إلى الباحثين على الأرض. وقد أعطت هذه الصور لعلماء المحيطات المواد الخام لدراسة جديدة نُشرت في مجلة "Nature Physics" التي تصف الاضطراب الغني في أقطاب المشتري والقوى الفيزيائية التي تحرك الأعاصير الكبيرة.

قررت "ليا سيجلمان" المؤلفة الرئيسة، عالمة المحيطات الفيزيائية وباحثة ما بعد الدكتوراه في معهد سكريبس لعلوم المحيطات بجامعة كاليفورنيا، متابعة البحث بعد أن لاحظت أن الأعاصير في قطب المشتري يبدو أنها تشترك في أوجه التشابه مع دوامات المحيط التي درستها خلال فترة عملها. وباستخدام مجموعة من هذه الصور والمبادئ المستخدمة في ديناميكيات السوائل الجيوفيزيائية، قدمت "سيجلمان" وزملاؤها أدلة على فرضية طويلة الأمد مفادها أن الحمل الحراري الرطب - عندما يرتفع هواء أكثر سخونة وأقل كثافة - يقود هذه الأعاصير. تقول "سيجلمان": "عندما رأيت ثراء الاضطرابات المحيطة بأعاصير جوفيان بكل الخيوط والدوامات الأصغر، ذكرني ذلك بالاضطراب الذي تراه في المحيط حول الدوامات ويتجلى هذا بشكل خاص في صور الأقمار الصناعية عالية الدقة لأزهار العوالق على سبيل المثال. وتوضح "سيجلمان" أن فهم نظام طاقة المشتري، وهو مقياس أكبر بكثير من كوكب الأرض، يُمكن أن يساعدنا أيضًا في فهم الآليات الفيزيائية التي تلعب على كوكبنا من خلال تسليط الضوء على بعض طرق الطاقة التي يمكن أن توجد أيضًا على الأرض. تقول "سيجلمان": "أن تكون قادرًا على دراسة كوكب بعيد جدًا وإيجاد فيزياء تنطبق عليه، فهذا أمر رائع". "هذا يطرح السؤال، هل تنطبق هذه العمليات أيضًا على النقطة الزرقاء الخاصة بنا؟"

جونو هي أول مركبة فضائية تلتقط صورًا لأقطاب المشتري. إذ دارت الأقمار الصناعية السابقة حول المنطقة الاستوائية من الكوكب، ما يوفر إطلالات على البقعة الحمراء الشهيرة على الكوكب. وقد تم تجهيز جونو بنظامين للكاميرا، أحدهما لصور الضوء المرئي والآخر يلتقط توقيعات الحرارة

حللت "سيجلمان" وزملاؤها مجموعة من صور الأشعة تحت الحمراء التي تلتقط المنطقة القطبية الشمالية للمشتري، وعلى وجه الخصوص مجموعة الدوامة القطبية. من الصور، يمكن للباحثين حساب سرعة الرياح واتجاهها من خلال تتبع حركة السحب. بعد ذلك، فسر الفريق صور الأشعة تحت الحمراء من حيث سماكة السحابة. وتتوافق المناطق الحارة مع السحب الرقيقة، حيث يمكن رؤية عمق أكبر في الغلاف الجوي لكوكب المشتري. إذ تمثل المناطق الباردة الغطاء السحابي الكثيف الذي يغطي الغلاف الجوي لكوكب المشتري. هذه النتائج أعطت الباحثين أدلة على طاقة النظام. نظرًا لأن سحب جوفيان تتشكل عندما يرتفع هواء أكثر سخونة وأقل كثافة، فقد وجد الباحثون أن الهواء الصاعد بسرعة داخل السحب يعمل كمصدر للطاقة يغذي المقاييس الأكبر حتى الأعاصير القطبية والقطبية الكبيرة.

وقد وصل جونو لأول مرة إلى نظام جوفيان في عام 2016 ، وقدم للعلماء أول نظرة على هذه الأعاصير القطبية الكبيرة، التي يبلغ نصف قطرها حوالي 1000 كيلومتر أو 620 ميلاً. هناك ثمانية من هذه الأعاصير تحدث في القطب الشمالي للمشتري وخمسة في القطب الجنوبي. هذه العواصف كانت موجودة منذ تلك النظرة الأولى قبل خمس سنوات. ورغم أن العلماء غير متأكدين من كيفية نشأتها أو المدة التي قضاها في الدوران، إلا أنهم يعرفون الآن أن الحمل الحراري الرطب هو ما يحافظ عليها. وقد افترض الباحثون لأول مرة نقل الطاقة هذا بعد مراقبة البرق في العواصف على كوكب المشتري. وسيستمر جونو في الدوران حول كوكب المشتري حتى عام 2025، ما يوفر للباحثين والجمهور على حدٍ سواء صورًا جديدة للكوكب ونظامه القمري الواسع.

المصدر: phys