يمكن أن يكون لأقمار المشتري تأثيرات مدهشة على العروض العالمية للأضواء الشفقية من خلال “الدوس” على البيئة المغناطيسية العملاقة للكوكب.
تم اكتشاف هذه التأثيرات المدهشة في عمليات الرصد التي أجراها تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) تشمل بقعة باردة في الغلاف الجوي لكوكب المشتري، وزيادة سريعة في كثافة الجسيمات المشحونة.
يستمر المقال أدناه
كوكب المشتري أضواء الشفقي يتم إنشاؤها بطريقة مشابهة لتلك الموجودة على الأرض حيث أن الجسيمات المشحونة تركب على الأرض الرياح الشمسية تصطدم بالمجال المغناطيسي لكوكب المشتري ويتم توجيهها نحو أقطاب العملاق الغازي. وعندما تدخل الغلاف الجوي، فإنها تصطدم بالذرات والجزيئات، مما يؤدي إلى توهجها. ومع ذلك، من خلال التفاعل مع المجال المغناطيسي لكوكب المشتري، فإن أقماره الأربعة الأكبر – أقمار الجليل آيو, أوروبا, جانيميد و كاليستو – يمكن أن يترك بصمة على الشفق.
تتفاقم آثار الأقدام بسبب ظاهرة تعرف باسم Io Plasma Torus. ايو هو النظام الشمسيوهو أكثر أجسام بركانية، وتطلق براكينه أطنانًا من الجسيمات المشحونة التي تنجرف إلى مدار حول كوكب المشتري، لتشكل الحيد البلازمي الذي يثبت في مكانه بواسطة المجال المغناطيسي لكوكب المشتري. عندما تدور أقمار غاليليو حول كوكب المشتري، فإنها تتفاعل مع الحيد البلازمي والمجال المغناطيسي، وتدفع الأيونات نحو الغلاف الجوي لكوكب المشتري، مما يساهم في الشفق القطبي ويولد تيارات كهربائية تؤثر على مدى سطوع آثار الشفق القطبي.
لقد تتبعت القياسات السابقة للأطوال الموجية المتعددة مدى سطوع الشفق وآثار الأقدام هذه. ومع ذلك، في سبتمبر 2023، استخدم هنريك ميلين وتوم ستالارد من نورثمبريا الصورة لالتقاط لقطات للمنطقة على كوكب المشتري حيث تدور الأحداث الشفقية في الأفق. ومن خلال مراقبة حافة قرص المشتري، تمكن تلسكوب جيمس ويب الفضائي من استكشاف المظهر الجانبي للغلاف الجوي لكوكب المشتري مباشرة تحت الشفق القطبي.
عندما قامت نولز بتحليل تلك البيانات، وجدت شيئًا غير متوقع.
التقط تلسكوب جيمس ويب الفضائي خمس لقطات، وفي أربع منها بدا كل شيء طبيعيًا. لكن في إحدى اللقطات، ظهرت بقعة باردة في الغلاف الجوي أسفل الشفق القطبي المتصل ببصمة قدم آيو. في حين أن بقية الشفق كانت عند درجة حرارة ثابتة تبلغ 919 درجة فهرنهايت (493 درجة مئوية)، كانت البقعة الباردة “مجرد” 509 درجة فهرنهايت (265 درجة مئوية).
وكانت كثافة الأيونات المتدفقة إلى الغلاف الجوي العلوي لتزويد الشفق القطبي بالطاقة حول البقعة الباردة أعلى بكثير مما تم قياسه من قبل. كان أحد الأيونات الوفيرة بشكل خاص هو كاتيون ثلاثي الهيدروجين (H3+) وكانت كثافة الأيونات، في المتوسط، أكبر بثلاث مرات من بقية الشفق القطبي. علاوة على ذلك، داخل البقعة الباردة، يمكن أن تختلف الكثافة بما يصل إلى 45 مرة في تلك المنطقة الصغيرة فقط.
قال نولز: “لقد وجدنا تباينًا شديدًا في كل من درجة الحرارة والكثافة ضمن البصمة الشفقية لآيو والتي حدثت على مقياس زمني من الدقائق”. “يخبرنا هذا أن تدفق الإلكترونات عالية الطاقة التي تصطدم بالغلاف الجوي لكوكب المشتري يتغير بسرعة لا تصدق.”
تعتبر الأضواء الشفقية لكوكب المشتري هي الأقوى في النظام الشمسي، لكنها ليست الأضواء الشفقية الوحيدة الموجودة في زاويتنا من الحي. بالطبع، هناك أضواء شفقية للأرض، ولكن أضواء الأرض قمر لا يترك أثرا على الشفق القطبي لكوكبنا لأنه لا يتفاعل مع المجال المغناطيسي للأرض بقوة كافية. لكن، زحلالقمر إنسيلادوس، التي تقذف الجسيمات إلى الفضاء عبر ينابيع المياه الخاصة بها، تؤثر على الشفق القطبي على الكوكب الحلقي. لذلك من الممكن أن تحدث ظاهرة البقع الباردة هذه هناك أيضًا.
قال نولز: “يفتح هذا العمل طرقًا جديدة تمامًا لدراسة ليس فقط كوكب المشتري وأقماره الجاليلية الأخرى، ولكن من المحتمل أيضًا دراسة الكواكب العملاقة الأخرى وأنظمة أقمارها”. “إننا نرى الغلاف الجوي لكوكب المشتري يستجيب لأقماره في الوقت الفعلي، مما يمنحنا نظرة ثاقبة للعمليات التي تحدث في جميع أنحاء نظامنا الشمسي وربما أبعد من ذلك.”
ومع ذلك، لا تزال هناك أسئلة.
على سبيل المثال، شوهدت البقعة الباردة في صورة واحدة فقط. ما هو عدد مرات حدوثها، وما الذي يسبب تشغيلها وإيقافها، وكيف تتأثر بالظروف في البيئة المغناطيسية لكوكب المشتري؟
يبحث نولز بالفعل عن إجابات. في يناير 2026، مُنحت وقتًا للعمل في مرفق تلسكوب الأشعة تحت الحمراء التابع لناسا في مونا كيا في هاواي لتتبع آثار الأقدام الشفقية المختلفة على مدار ست ليالٍ أثناء دورانها مع الكوكب، وتقوم حاليًا بتحليل البيانات.
تم وصف ملاحظات JWST في ورقة بحثية نُشرت في 3 مارس في المجلة رسائل البحوث الجيوفيزيائية.
التعليقات