لقد وجد العلماء الذين يدرسون بيانات من مركبة كاسيني الفضائية التابعة لناسا وتلسكوب هابل الفضائي أن الشفق الزحل يتصرف بشكل مختلف عما يعتقد العلماء على مدى السنوات الـ 25 الماضية.
وجد الباحثون ، بقيادة جون كلارك من جامعة بوسطن ، أن الشفق الكواكب ، الذي كان يُنظر إليه منذ فترة طويلة على أنه صليب بين الأرض والمشتري ، يختلف تمامًا عن تلك التي لوحظت على أي من الكواكب الأخرى. يشمل فريق تحليل بيانات كاسيني الدكتور فرانك كري ، عالم أبحاث في معهد ساوث ويست للأبحاث في سان أنطونيو ، تكساس ، والدكتور ويليام كورث ، عالم أبحاث في جامعة أيوا ، أيوا سيتي.
التقط هابل صورًا للأشعة فوق البنفسجية لشفق زحل على مدى عدة أسابيع ، في حين سجلت أداة علم الموجات اللاسلكية والبلازما في كاسيني زيادة انبعاثات الراديو من نفس المناطق ، وقام جهاز مطياف البلازما وأجهزة قياس المغناطيسية بقياس شدة الشفق بضغط من الشمس ريح. تم الجمع بين مجموعات القياسات هذه لإعطاء لمحة أكثر دقة حتى الآن عن الشفق القطبي ودور الرياح الشمسية في توليدها. وستنشر النتائج في عدد 17 فبراير من مجلة نيتشر.
تظهر النتائج أن الشفق الزحل يختلف من يوم لآخر ، كما هو الحال على الأرض ، ويتحرك في بعض الأيام ويظل ثابتًا في أيام أخرى. ولكن بالمقارنة مع الأرض ، حيث يستمر السطوع الدرامي للشفق القطبي حوالي 10 دقائق فقط ، يمكن أن يستمر زحل لعدة أيام.
تُظهر الملاحظات أيضًا أن المجال المغناطيسي للشمس والرياح الشمسية قد يلعبان دورًا أكبر بكثير في الشفق الزحل مما كان يُشتبه به سابقًا. تظهر صور هابل أن الشفق في بعض الأحيان يبقى ثابتًا بينما يدور الكوكب تحته ، كما هو الحال على الأرض ، ولكن تظهر أيضًا أن الشفق في بعض الأحيان يتحرك جنبًا إلى جنب مع زحل وهو يدور على محوره ، مثل المشتري. يشير هذا الاختلاف إلى أن شفق زحل مدفوع بطريقة غير متوقعة بالمجال المغناطيسي للشمس والرياح الشمسية ، وليس باتجاه المجال المغناطيسي للرياح الشمسية.
قال كري "إن كلا من الشفق القطبي لكلا من الأرض وزحل مدفوعان بموجات الصدمة في الرياح الشمسية والمجالات الكهربائية المستحثة". "كانت المفاجأة الكبرى أن المجال المغناطيسي المتضمن في الرياح الشمسية يلعب دورًا أصغر في زحل."
في الأرض ، عندما يشير المجال المغناطيسي للرياح الشمسية جنوبًا (عكس اتجاه المجال المغناطيسي للأرض) ، تُلغى الحقول المغناطيسية جزئيًا ، ويكون الغلاف المغناطيسي "مفتوحًا". هذا يسمح لضغط الرياح الشمسية والمجالات الكهربائية بالداخل ، ويسمح لها بأن يكون لها تأثير قوي على الشفق. إذا لم يكن المجال المغناطيسي للرياح الشمسية باتجاه الجنوب ، فإن الغلاف المغناطيسي يكون "مغلقًا" ولا يمكن لضغط الرياح الشمسية والمجالات الكهربائية الدخول. "قرب زحل ، رأينا مجالًا مغناطيسيًا للرياح الشمسية لم يكن قويًا أبدًا شمالًا أو جنوبًا. لم يكن لاتجاه المجال المغناطيسي للرياح الشمسية تأثير كبير على الشفق. على الرغم من ذلك ، لا يزال ضغط الرياح الشمسية والمجال الكهربائي يؤثران بشدة على النشاط الشفقي. تظهر الشفق من الفضاء على شكل حلقة من الطاقة تدور حول المنطقة القطبية لكوكب. يتم تحفيز عروض Auroral عندما تتفاعل الجسيمات المشحونة في الفضاء مع الغلاف المغناطيسي للكوكب وتتدفق إلى الغلاف الجوي العلوي. تنتج التصادمات مع الذرات والجزيئات ومضات من الطاقة المشعة على شكل ضوء. تتولد الإلكترونات عن موجات الراديو أثناء سقوطها باتجاه الكوكب.
لاحظ الفريق أنه على الرغم من أن الشفق الهوائي لزحل يتشارك الخصائص مع الكواكب الأخرى ، إلا أنها تختلف تمامًا عن تلك الموجودة على الأرض أو المشتري. عندما تصبح الشفق الزحل أكثر إشراقًا وبالتالي أقوى ، تتقلص حلقة الطاقة المحيطة بالقطب. في زحل ، على عكس أي من الكواكب الأخرى ، تصبح الشفق أكثر سطوعًا على حدود الليل والنهار للكوكب وهو أيضًا حيث تزداد شدة العواصف المغناطيسية. في أوقات معينة ، تبدو الحلقة الشفقية لزحل أشبه بدائرة ، ولا ترتبط نهاياتها حيث تحيط العاصفة المغناطيسية بالقطب.
تُظهر النتائج الجديدة بعض أوجه التشابه بين الشفق القطبي وزحل الأرض: يبدو أن الموجات الراديوية مرتبطة بألمع النقاط الشفقية. "نحن نعلم أنه في الأرض ، تأتي موجات راديو مماثلة من أقواس شفقية مشرقة ، ويبدو أن نفس الشيء صحيح في زحل" ، قال كورث. "هذا التشابه يخبرنا أنه على أصغر المقاييس ، فإن الفيزياء التي تولد هذه الموجات الراديوية تشبه تمامًا ما يحدث في الأرض ، على الرغم من الاختلافات في موقع وسلوك الشفق."
الآن مع وجود كاسيني في مدار حول زحل ، سيكون الفريق قادرًا على إلقاء نظرة أكثر مباشرة على كيفية تولد الشفق القطبي. سوف يبحثون بعد ذلك كيف يمكن للمجال المغناطيسي للشمس أن يغذي شفق زحل ويتعرف على مزيد من التفاصيل حول الدور الذي قد تلعبه الرياح الشمسية. إن فهم الغلاف المغناطيسي لكوكب زحل هو أحد الأهداف العلمية الرئيسية لمهمة كاسيني.
للحصول على أحدث الصور والمعلومات حول مهمة Cassini-Huygens ، قم بزيارة http://saturn.jpl.nasa.gov و http://www.nasa.gov/cassini.
إن مهمة كاسيني هيغنز هي مهمة تعاونية لوكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية ووكالة الفضاء الإيطالية. يدير مختبر الدفع النفاث ، وهو قسم من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في باسادينا ، مهمة مكتب علوم الفضاء التابع لناسا ، واشنطن العاصمة.
المصدر الأصلي: NASA / JPL News Release
