حل لغز الشفق القطبي القوي للأشعة السينية لكوكب المشتري أخيرًا

بالعربي/ لا تختلف الشفق القطبي للكوكب العملاق كثيرًا عن الشفق الموجود على الأرض

توصلت دراسة جديدة إلى أن التوهجات الغامضة للأشعة السينية من الشفق القطبي للمشتري تشير إلى أن “الأضواء الشمالية” للكوكب العملاق قد يكون لها أوجه تشابه غير متوقعة مع تلك الموجودة على الأرض. 

تُرى الشفق القطبي ، وهو العرض المتلألئ للإشعاع المعروف باسم الأضواء الشمالية أو الجنوبية على الأرض ، فوق أقطاب عدد من الكواكب عبر النظام الشمسي. يتم إنتاج هذه الأضواء الراقصة عندما تصطدم جسيمات نشطة من الشمس أو غيرها من الأجرام السماوية بالغلاف المغناطيسي للكوكب – المنطقة التي يتحكم فيها المجال المغناطيسي في العالم – وتتدفق عبر خطوط المجال المغناطيسي لتتصادم مع الجزيئات الموجودة في غلافه الجوي. 

إن المجال المغناطيسي لكوكب المشتري قوي للغاية – أقوى بحوالي 20 ألف مرة من المجال المغناطيسي للأرض – وبالتالي فإن غلافه المغناطيسي كبير للغاية. إذا كان الغلاف المغناطيسي الفضائي مرئيًا في سماء الليل ، فإنه سيغطي منطقة عدة أضعاف حجم قمرنا. على هذا النحو ، فإن الشفق القطبي لكوكب المشتري أقوى بكثير من شفق الأرض ، حيث يطلق مئات الجيجاوات – وهو ما يكفي لإمداد الحضارة البشرية بالطاقة لفترة وجيزة.

تنبعث أيضًا من الشفق القطبي لكوكب المشتري مشاعل غير عادية من الأشعة السينية ، تلك التي تنشأ من أيونات الكبريت والأكسجين المشحونة كهربائيًا المنبعثة من القمر البركاني للمشتري آيو . تصدر الشفق القطبي للأشعة السينية لكوكب المشتري وحده حوالي جيجاوات ، حول ما يمكن أن تنتجه محطة طاقة واحدة على الأرض على مدار عدة أيام. غالبًا ما تنبض الشفق القطبي بالأشعة السينية مثل الساعة ، في ضربات منتظمة تستغرق بضع عشرات من الدقائق لعشرات الساعات.

لطالما كانت الآليات المحددة التي تحرك هذه التوهجات لغزا. قال المؤلف المشارك في الدراسة Zhonghua Yao ، عالم الكواكب في المختبر الرئيسي لفيزياء الأرض والكواكب في بكين ، لموقع Space.com: “منذ أكثر من 40 عامًا ، كنا في حيرة من أمرنا بشأن ما قد يسبب الشفق القطبي المذهل للأشعة السينية لكوكب المشتري”. .

للكشف عن مصادر هذه التوهجات ، استخدم الباحثون مسبار جونو التابع لناسا ، الذي يدور حول كوكب المشتري ، لفحص الغلاف المغناطيسي للكوكب العملاق عن قرب في 16 يوليو و 17 يوليو 2017. وفي الوقت نفسه ، كان لديهم تلسكوب XMM-Newton التابع لوكالة الفضاء الأوروبية ، الذي يدور حول الأرض ، يقوم بتحليل الأشعة السينية من كوكب المشتري عن بعد عن بعد .

اكتشف العلماء أن مشاعل الأشعة السينية ناتجة على ما يبدو عن الاهتزازات المنتظمة لخطوط المجال المغناطيسي للمشتري. تولد هذه الاهتزازات موجات من البلازما على نطاق كوكبي – سحب من الجسيمات المشحونة كهربائيًا – ترسل أيونات ثقيلة “تتصفح” على طول خطوط المجال المغناطيسي حتى تصطدم بالغلاف الجوي للكوكب ، وتطلق طاقة على شكل أشعة سينية.

تساعد موجات البلازما المماثلة في توليد الشفق القطبي على الأرض. على هذا النحو ، على الرغم من كون كوكب المشتري أكبر بكثير من الأرض من جميع النواحي – مثل كتلة وقطر أكبر ، وطاقة أكثر ، وحقول مغناطيسية أقوى ودوران أسرع – “يبدو أن العمليات المسؤولة عن الشفق القطبي للمشتري والشفق الأيوني للأرض هي نفسها ، “المؤلف المشارك في الدراسة ويليام دن ، عالم الفيزياء الفلكية في جامعة كوليدج لندن ، قال لموقع ProfoundSpace.org. “هذا يلمح إلى عملية عالمية محتملة لبيئات الفضاء.”

لا يزال من غير الواضح سبب اهتزاز خطوط المجال المغناطيسي للمشتري بانتظام. قال الباحثون إن الاحتمالات تشمل التفاعلات مع الرياح الشمسية ، أو مع تدفقات البلازما عالية السرعة داخل الغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري.

قال ياو إن الجسيمات المشحونة كهربائيًا التي رصدها الباحثون وهي تتجه نحو قطبي المشتري قد لا يبدو أنها تمتلك طاقة كافية لتوليد شفق الأشعة السينية ، “لذا فهي بحاجة إلى الخضوع لبعض التسارع الإضافي في الطريق”. “ما هي عمليات التسريع الإضافية تلك؟”

وأشار العلماء إلى أن الفولتية الضخمة التي قد توجد فوق الغلاف الجوي لكوكب المشتري قد تسرع هذه الجسيمات المشحونة كهربائيًا “باتجاه الغلاف الجوي بطاقات هائلة” ، على حد قول دن. “ربما تلعب هذه دورًا رئيسيًا”.

في المستقبل ، اقترح ياو التحقيق في عوالم أخرى لمعرفة ما إذا كانت موجات البلازما قد تساعد في دفع الشفق هناك أيضًا. وقال إن نشاطًا مشابهًا قد يحدث حول زحل وأورانوس ونبتون وكذلك الكواكب الخارجية المحتملة أيضًا ، مع أنواع مختلفة من الجسيمات المشحونة “التي تتصفح” الأمواج.

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com