راز سرعت چرخش زحل با تلسکوپ فضایی جیمز وب فاش شد

حل معمای چرخش زحل با تلسکوپ فضایی جیمز وب

تیمی از دانشمندان دانشگاه نورثامبریا با بهره‌گیری از قابلیت‌های بی‌نظیر تلسکوپ فضایی جیمز وب، قدرتمندترین تلسکوپ ساخته شده تاکنون، موفق به گشودن معمایی دیرینه در مورد سیاره زحل شدند. این کشف، فهم ما از دینامیک جوی سیارات را به طرز چشمگیری ارتقا می‌بخشد و افق‌های جدیدی را برای پژوهش در جهان‌های دیگر می‌گشاید.

تناقض در اندازه‌گیری سرعت چرخش زحل

برای سال‌ها، اخترشناسان با یک تناقض علمی در مورد سیاره زحل مواجه بودند. اندازه‌گیری‌های سرعت چرخش این سیاره بسته به روش مورد استفاده، نتایج متفاوتی را نشان می‌داد. داده‌های جمع‌آوری شده توسط کاوشگر کاسینی ناسا حتی حاکی از تغییرات آهسته در سرعت چرخش زحل در طول زمان بود که از نظر قوانین فیزیک غیرممکن به نظر می‌رسید؛ چرا که یک سیاره نمی‌تواند به سادگی سرعت چرخش خود را افزایش یا کاهش دهد.

نقش جو بالایی زحل در این معما

در سال ۲۰۲۱، یک مطالعه پیشگامانه نشان داد که مشکل اصلی نه در خود چرخش زحل، بلکه در جو بالایی آن نهفته است. بادهای قدرتمند در این منطقه، جریان‌های الکتریکی تولید می‌کنند که به نوبه خود، سیگنال‌های شفق قطبی گمراه‌کننده‌ای را ایجاد کرده و دانشمندان را به این باور می‌رساندند که سرعت چرخش سیاره در حال تغییر است. با این حال، پرسش اساسی همچنان بی‌جواب مانده بود: چه چیزی باعث ایجاد این بادهای مرموز می‌شود؟

ورود تلسکوپ فضایی جیمز وب و کشف بزرگ

اینجاست که تلسکوپ فضایی جیمز وب نقش محوری خود را ایفا کرد. دانشمندان با استفاده از این ابزار قدرتمند، شفق‌های شمالی زحل – پدیده‌ای مشابه شفق قطبی زمین – را برای یک روز کامل مورد رصد قرار دادند. آنها برای این منظور از یک مولکول طبیعی که به عنوان دماسنج عمل می‌کند، بهره بردند. این مشاهدات دقیق، امکان ایجاد اولین نقشه‌های جامع از دما و چگالی ذرات در آن منطقه را فراهم آورد.

نتیجه این نقشه‌برداری حیرت‌انگیز بود: داده‌ها به طور کامل با مدل‌های کامپیوتری قدیمی مطابقت داشتند، به شرطی که منبع گرما دقیقاً در نقطه‌ای قرار می‌گرفت که انتشار شفق‌ها به جو زحل نفوذ می‌کند.

شفق‌های زحل: یک پمپ حرارتی سیاره‌ای

این کشف نشان می‌دهد که شفق‌های زحل صرفاً نورهای زیبا نیستند، بلکه در حقیقت به عنوان یک پمپ حرارتی سیاره‌ای عمل می‌کنند. شفق‌ها جو را در یک منطقه خاص گرم می‌کنند و این گرمایش، بادهای قدرتمندی را به وجود می‌آورد. این بادها نیز به نوبه خود، جریان‌های الکتریکی تولید می‌کنند که شفق‌ها را تغذیه کرده و باعث می‌شوند که آنها جو را در یک چرخه مداوم و بی‌پایان دوباره گرم کنند. به عبارت ساده، این سیستم در یک حلقه بسته خودکفا فعالیت می‌کند.

پروفسور تام استالارد، محقق ارشد دانشگاه نورثامبریا، توضیح داد که دانشمندان برای دهه‌ها از وجود اتفاقی عجیب در زحل آگاه بودند اما قادر به توضیح آن نبودند. مطالعات بعدی نشان داد که این پدیده توسط بادهای جوی هدایت می‌شود، اما علت اصلی این بادها ناشناخته باقی مانده بود. اکنون، به لطف دقت بی‌نظیر تلسکوپ فضایی جیمز وب، شواهدی به دست آمده که این حلقه مفقوده را تکمیل می‌کند.

تغییر درک ما از جو سیارات

پروفسور استالارد افزود که این یافته، درک کلی ما از جو سیارات را دگرگون می‌سازد. مشخص شده است که آنچه در جو زحل رخ می‌دهد، به طور مستقیم بر محیط اطراف آن در فضا تأثیر می‌گذارد و دریچه‌ای را برای کشف تعاملات جدید در جهان‌های دیگر که قبلاً هرگز تصور نمی‌کردیم، باز می‌کند. این کشف نه تنها یک معمای علمی را حل می‌کند، بلکه مسیرهای جدیدی را برای تحقیقات آینده در زمینه اخترشناسی و علوم سیاره‌ای هموار می‌سازد.