سیاره ای که هزار زمین در دل آن گم می شود

از یونس بخشی

سیاره ای که هزار زمین در دل آن گم می شود، اما با این بزرگی همانند آب میتواند از سوراخ دستشویه عبور کند. ژوپیتر، مشتری یا زئوس خدای یونانیان باستان، خدای خدایان، حاکم شهر اولمپ و حافظ دولت روم. زئوس فرزند کرونوس(زحل) بود. این ها اسامی پنجمین سیاره نظام شمسی ما؛ مشتری است.

در فاصله ای بیش از 778 میلیون کیلومتر یا ( 5.2 واحد نجومی) سیاره گازی ای با قطر 88846 کیلومتر و حجمی 1316 برابر زمین، قرار دارد که یک شبانه روز آن 10 ساعت و یک دور کامل آن بدور خورشید 12 سال زمینی طول می کشد. دانشمندان از قوه جاذبه شدید این غول گازی همواره به مثابه تخته خیز یا پرتاب سفنیه ها به بیرون و داخل منظومه شمسی استفاده کرده اند ( در مقاله مربوطه به سفر به دور دست ها این موضوع را بیشتر توضیح خواهیم داد) مشتری چهارمین شئی درخشان، بعد از ( خورشید، مهتاب و زهره) در آسمان شب است. از گذشته ها مشتری را به عنوان یک “ستاره سرگردان” می شناختند، اما در 1610 میلادی زمانیکه گالیله برای اولین بار تلسکوپ خود را به سوی آسمان نشانه گرفت، چهار قمر مشتری ( آی او، اروپا، گانیمد و کالیستو) را کشف و حرکات این سیارات را ثبت نمود. این اقمار تا هنوز به نام اقمار گالیله ای نامیده می شوند. این اولین کشف مهم از حرکت اجرام غیر مرکزی تا آن زمان بود و نکته بسیار مهم به حمایت از تئوری کوپرنیکوس ( یعنی مرکزی بودن خورشید و برخلاف نظریه زمین مرکزی)

مشتری سطح جامد و محکمی ندارد و مواد گازی آن تا اعماق داخل سیاره به شدت متراکم و چگال اند و فشار آن حدود یک اتموسفر است. این سیاره گازی حدود 90 درصد از هایدروژن، 10 درصد از هیلیوم، اندکی گاز میتان، آب، آمونیا و دانه های “سنگ” تشکیل شده و بیشتر به سحابی خورشیدی اولیه که نظام شمسی ما را تشکیل داد، شباهت دارد. اطلاعات ما در مورد قسمت های درونی یا زیر ابر های مشتری و دیگر سیارات گازی غیر مستقیم می باشد. ( اطلاعات بدست آمده از کاوش های اتموسفری سفینه فضایی گالیله فقط در مورد 150 کیلومتر زیر ابر های مشتری می باشد) این سیاره احتمالأ هسته سنگی به اندازه 10 تا 15 برابر جرم زمین دارد. بر روی این هسته قسمت عمده سیاره به شکل هایدروژن میتالیک مایع قرار دارد و چنین ساختار عجیب و غریب فقط تحت فشار 4 میلیون بار (1037 بار برابر با فشار آب سطح اقیانوس ها در زمین) امکان دارد. هایدروژن میتالیک مایع در ترکیب خود پروتون های ایونیزه شده و الکترون دارد ( شبیه قسمت داخلی خورشید اما با درجه حرارت بسیار کم). هایدروژن تحت فشار و اتموسفر داخلی مشتری مایع و نه گاز و به مثابه یک رسانای برقی ( هدایت کننده جریان برق) منبع عظیم میدان های مقناطیسی مشتری است و به احتمال زیاد در این قسمت هیلیوم و مواد دیگر بشکل یخ موجود است.

قسمت بیرونی سیاره از ذرات یا مالیکول های ابتدائی هایدروژن و هیلیوم ساخته شده و قسمت های داخلی و سطح بیرونی آن بشکل گاز می باشد و اتموسفری را که می بینیم فقط قسمت بالائی این لایه ضخیم را تشکیل می دهد.سفینه های فضایی پایونیر 10 در سال 1973 و سپس پایونیر 11، ویجر 1 و ویجر 2 و بلاخره اولیسیس یکی پس از دیگر به ملاقات مشتری رفتند. سفینه فضایی گالیله که در سال 1989 به سوی مشتری پرتاب شد به تاریخ 21 سپتامبر 2003 بعد از چهارده سال فعالیت به داخل ابر های چگال مشتری غوطه ور شد و به عمر خویش پایان بخشید.این سفینه اطلاعات زیادی را در مورد ساختار مشتری، اقمار متعدد آن بخصوص آی او و اروپا که دارای آب مایع اند، به زمین فرستاد. تلسکوپ فضایی هابل نیز بصورت منظم گاهگاهی این سیاره غول پیکر را زیر نظر دارد.

بر سطح مشتری همانند دیگر سیارات گازی، باد های بسیار تند و سریع با سرعت 400 کیلومتر در ساعت در عرض های جغرافیایی آن در وزش است، اما باد در قسمت های پائینی در جهت مخالف در عرض های مجاور جغرافیایی می وزد. چهره رنگارنگ و زیبای مشتری نتیجه ترکیبات کیمیاوی و درجه حرارت متفاوت در بین عرض های جغرافیایی آن است که هر خط یا نوار رنگی، به زنام زون یا منطقه و نوار تاریک آن بنام کمربند یاد می شوند. هر چند از گذشته های دور این خطوط دیده شده بود، اما گرداب یا حلقه های پیچیده آن در مرز میان خطوط برای اولین بار توسط سفینه فضایی ویجر1 آشکار گردید. سفینه فضایی گالیله نشان داد که باد های تند مشتری هزاران کیلومتر در قسمت داخلی سیاره می وزد و اتموسفر آن آشفته است. این همه نشانه آن است که باد ها نه به علت تابش خورشید بلکه به خاطر گرمای داخلی آن در حرکت اند. طوفانی به وسعت قاره امریکای جنوبی و شمالی یکجا که در مارچ 2007 به پا خواست، نشان میدهد که حرارت داخلی مشتری در تغییرات اتموسفری آن تأثیر عمده ای دارد. عکس توسط تلسکوپ فضایی هابل/NASA
رنگ های روشن و واضح ابر های مشتری نتیجه واکنش های سریع کیمیاوی در اتموسفر آن است که در ترکیب آن احتمالأ سلفر در رنگ های مختلف وجود دارد، اما جزئیات آن تا هنوز معلوم نیست. رنگ ها بر اساس لایه ابر ها متفاوت اند: آبی پائین ترین، سپس قهوه ای، سفید و رنگ سرخ بالاتر از همه و گاهگاهی از طریق سوراخ ها میتوان لایه های زیرین را دید.چشم یا خال سرخ که در دل آن دو زمین جا می شود.

چشم یا خال بزرگ سرخ رنگ مشتری حتی 300 سال قبل توسط کاسینی و یا روبرت هوک در قرن هفده دیده شده بود. این خال بیضی شکل حدود 12 تا 25 هزار کیلومتر یا به اندازه دو زمین مساحت دارد، اما چند خال کوچک دیگر در دهه های اخیر دیده شده. نظارت های فروسرخ و چرخش ابر های خال بزرگ نشان داد که یک منطقه ای با فشار بسیار بالا بوده و سطح ابر های آن نسبت به مناطق همجوار بلند تر و سرد تر است و نمی توان گفت که تا چه زمانی این گرداب خال گونه وجود خواهد داشت. انرژی پرتاب شده از مشتری به فضا، نسبت به انرژی دریافتی از خورشید به مراتب بیشتر است. داخل مشتری داغ است: هسته آن حدود 20 هزار کلووین حرارت دارد که در پروسه ای بنام میکانیزم کلوین هلموتز ( به هم فشردگی و تراکم سازی گرانشی آهسته سیاره) ایجاد می شود. بنابرین، مشتری انرژی خود را در اثر همجوشی هسته ای، کاری که در خورشید رخ میدهد، تولید نمی کند. هسته آن به حدی کوچک و سرد است که نمی تواند تعامل هسته ای را مشتعل سازد. به احتمال زیاد همین گرمای داخلی باعث انتقال گرما به اعماق مشتری؛ لایه های مایع گردیده و دلیل حرکت های پیچیده و متزاد در سطح ابر ها می باشند. سیارات گازی معمولأ به اندازه مشتری اند و هر قدر مواد بیشتر به آن اضافه شود در اثر نیروی جاذبه به هم فشرده شده و شعاع سیاره کمتر بزرگ می گردد. یک ستاره فقط بخاطر منبع گرمای هسته ای داخل آن می تواند بزرگتر باشد، اما مشتری حداقل باید هشتاد مرتبه بزرگ تر باشد تا به اندازه یک ستاره باشد.

میدان مقناطیسی ( مگنتوسفر) مشتری به مراتب از میادین مقناطیسی زمین بزرگتر است ( بیش از 650 میلیون کیلومتر؛ فراتر از مدار سیاره زحل. اما این میدان کروی نبوده و در جهت خورشید فقط چند میلیون کیلومتر وسعت دارد). به همین علت، اقمار مشتری در گذشته ها در داخل این میدان بوده و فعالیت های موجود در قمر آی او دلیل این ادعاست. بدختانه برای سفر های فضایی بعدی و برای طراحان ویجر و گالیله، فضای نزدیک مشتری نگرانی زیادی را ایجاد می کند، زیرا میدان مقناطیسی زرات بار یا انرژی داری را از خود به فضا پرتاب می کند. هر چند این ” تابش” مشابه تابش های میدان مقناطیسی زمین است اما به حدی شدید است که برای سلامت انسان خطر دارد. ویجر 1 در زمان عبور از کنار مشتری یک حلقه بسیار نازک و کوچکی را بدور آن آشکار ساخت که در مقایسه با حلقه های زحل بسیار تاریک و توان بازتاب نور آن 0.5 می باشد. این حلقه احتمالأ از ذرات بسیار کوچک سنگ تشکیل شده و برخلاف حلقه زحل ذرات یخ در ترکیب خود ندارد. به علت کشش مقناطیسی و اتموسفری، اقامت این ذرات در این محدوده دائمی نبوده و در نتیجه اثرات بسیار کند و آهسته کشش غبار در چهار قمر داخلی، به سوی آنها کشیده می شوند و به علت میدان جاذبه وسیع سیاره این اثر انرژی زیادی دارد. حلقه هاله ای شکل داخلی به علت تعامل با میدان مقناطیسی سیاره وسیع و پهن است.

در سال 1994، دنباله دار شومیکر – لیوی 9 با مشتری برخورد کرد و این پدیده نمایشی حتی با تلسکوپ های عادی قابل رویت بود. ذرات پراگنده شده در اثر این برخورد حتی با گذشت یکسال توسط تلسکوپ فضایی هابل دیده می شد. تاکنون بیش از 64 قمر بزرگ و کوچک مشتری کشف شده که ادامه مطلب ما را شرح چند عدد آن به خود اختصاص خواهد داد. به علت اثرات جذر و مد میان اقمار و خود سیاره، گردش مشتری رو به کندی می رود و این نیرو به نوبه خود مدار اقمار را تغیر داده و با کندی آنها را از مشتری میراند. اقمار آی او، اروپا و گانیمید در رزونانس یا تشدید مداری 1: 2: 4 قفل و مدار آنها یکجا به بیرون کشیده شده و قمر کلیستو نیز یک بخشی از این مدار مشترک را تشکیل میدهد. ادامه دارد.