تلسكوب جيمس ويب يكتشف الهيكل ثلاثي الأبعاد للغلاف الأيوني لأورانوس ويكشف عن أسراره

[المملكة العربية السعودية] - وكالة أنباء إخباري

تلسكوب جيمس ويب يكشف عن الهيكل ثلاثي الأبعاد للغلاف الأيوني لأورانوس وديناميكيات الغلاف الجوي

في إنجاز علمي يغير قواعد اللعبة، استغل تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) المدار المائل بشكل فريد لكوكب أورانوس لتقديم أول خريطة ثلاثية الأبعاد مفصلة لغلافه الأيوني العلوي. تُعد هذه الملاحظات، التي أجريت في 19 يناير 2025، خطوة حاسمة نحو فهم الديناميكيات الجوية المعقدة لهذا الكوكب الجليدي العملاق، بما في ذلك الكشف عن أضواء شفقية خافتة وتأكيد اتجاه تبريد طويل الأمد.

قاد فريق دولي من علماء الفلك، بقيادة طالبة الدكتوراه باولا تيرانتي من جامعة نورثمبريا في إنجلترا، هذا البحث الرائد باستخدام أداة مطياف الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRSpec) التابعة لتلسكوب جيمس ويب. وقد سمحت حساسية تلسكوب ويب غير المسبوقة للفريق بتحديد خصائص مهمة للغلاف الأيوني العلوي، مثل درجة حرارة وكثافة الأيونات، على ارتفاع يصل إلى حوالي 5000 كيلومتر (3108 أميال) فوق قمم السحب الكوكبية. أوضحت تيرانتي أهمية هذه النتائج قائلة: "هذه هي المرة الأولى التي نتمكن فيها من رؤية الغلاف الجوي العلوي لأورانوس في ثلاثة أبعاد. بفضل حساسية ويب، يمكننا تتبع كيفية انتقال الطاقة صعودًا عبر الغلاف الجوي للكوكب وحتى رؤية تأثير حقله المغناطيسي غير المتوازن."

أكدت الملاحظات أيضًا استمرار اتجاه تبريد الغلاف الجوي العلوي لأورانوس، وهي ظاهرة لاحظها العلماء لأول مرة في دراسات الأشعة تحت الحمراء التي بدأت في التسعينيات. يبلغ متوسط درجة الحرارة حاليًا حوالي 426 كلفن (150 درجة مئوية)، وهو أقل من المستويات التي لوحظت في الدراسات السابقة. يبدو أن نشاط التبريد هذا يتأثر بالتغيرات طويلة الأمد في الرياح الشمسية، ويبقى مدى استمراره أو تغيره مع النشاط الشمسي المستقبلي موضوعًا للبحث الجاري. يمكن أن توفر هذه الديناميكيات رؤى قيمة حول تطور الكواكب الجليدية بشكل عام.

يعد المجال المغناطيسي لأورانوس أحد أكثر المجالات غرابة في نظامنا الشمسي، حيث إنه مائل ومنحرف عن محور دوران الكوكب. يؤدي هذا التكوين الفريد إلى تفاعل الغلاف المغناطيسي مع الرياح الشمسية بطريقة مشابهة لكيفية تفاعل الأرض مع الجسيمات المشحونة من الشمس، مما يؤدي إلى تكوين الشفق القطبي. وأضافت تيرانتي: "يعني ميله وانحرافه أن أضواءه الشفقية تجتاح السطح بطرق معقدة. لقد أظهر لنا تلسكوب ويب الآن مدى عمق هذه التأثيرات في الغلاف الجوي. من خلال الكشف عن الهيكل الرأسي لأورانوس بمثل هذه التفاصيل، يساعدنا تلسكوب ويب على فهم توازن الطاقة للعمالقة الجليدية. هذه خطوة حاسمة نحو توصيف الكواكب العملاقة خارج نظامنا الشمسي."

كشفت البيانات التي جمعها تلسكوب جيمس ويب أن درجات حرارة الغلاف الأيوني تبلغ ذروتها في منطقة تتراوح بين 3000 و 4000 كيلومتر (1864-2485 ميلًا) فوق الكوكب، بينما تبلغ كثافات الأيونات ذروتها على ارتفاع حوالي ألف كيلومتر (621 ميلًا). تشكلت الشفق القطبي في مجموعة ضيقة من النطاقات بالقرب من الأقطاب المغناطيسية، مما يوفر تفاصيل غير مسبوقة عن توزيعها وشدتها.

تم اكتشاف أورانوس لأول مرة من قبل ويليام هيرشل في عام 1781. وقد أثارت المدارات عالية الميل لأقماره لاحقًا فضول علماء الفلك حول ميله غير العادي. بحلول الوقت الذي مرت فيه المركبة الفضائية فوييجر 2 بأورانوس في عام 1986، تم تأكيد ميله المحوري البالغ 97.8 درجة. يعتقد العلماء أن هذا الميل غير المعتاد ناتج عن اصطدام هائل في وقت مبكر من تاريخ النظام الشمسي. يدور أورانوس حول محوره مرة واحدة كل 17 ساعة ويكمل مدارًا حول الشمس في حوالي 84 سنة أرضية. خلال هذا المدار الطويل، تشير أقطابه بشكل مباشر تقريبًا نحو الشمس والأرض، مما يوفر فرصًا فريدة للدراسة.

في حين أن تلسكوب جيمس ويب وهابل قدما بيانات قيمة، لا توجد حاليًا أي بعثات في طريقها إلى أورانوس. ومع ذلك، هناك مفهوم بعثة قيد الدراسة، وهو مسبار ومركبة أورانوس المدارية التابع لوكالة ناسا، والمقرر إطلاقه في ثلاثينيات القرن الحالي أو بعد ذلك. ستدخل هذه البعثة في مدار حول أورانوس وتطلق في النهاية مسبارًا جويًا لتعميق فهمنا لتكوين الكوكب وغلافه المغناطيسي وتطوره وتكوين أقماره ونظام حلقاته. ستساعد هذه الاستكشافات المستقبلية في الإجابة على الأسئلة الأساسية حول كيفية تشكل الكوكب ومكان تجمعه في النظام الشمسي الوليد وما حدث أثناء الاصطدام الذي وضعه على جانبه.

وكالة أنباء إخباري