هابل يرصد عشاريًا ذا عشرة أضلاع فوق القطب الجنوبي لزحل

ميزة هندسية جديدة في سماء زحل الجنوبية

يُعد زحل على الأرجح أكثر الكواكب تميزًا في النظام الشمسي، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى نظام الحلقات الواسع الذي يجعله الإجابة المفضلة كلما طُلب من أي شخص تسمية كوكب. ومع ذلك، أصبحت المناطق القطبية لهذا العملاق الغازي بهدوء واحدة من أكثر الألغاز إثارة في علوم الكواكب. تم تتبع بنية سداسية دوارة في الغلاف الجوي القطبي الشمالي لزحل لسنوات. أما نصف الكرة الجنوبي، على النقيض من ذلك، فلم يُظهر أبدًا نمطًا هندسيًا مماثلًا. ويبدو أن هذا قد تغير.

يُبلغ فريق دولي من الباحثين عن نمط موجي عشاري الأضلاع، أو عشاري، يشق عدة طبقات من الغلاف الجوي الجنوبي لزحل. وُصفت هذه البنية في دراسة نُشرت في Science Advances، وهي تمثل المرة الأولى التي يتم فيها تحديد ميزة من هذا النوع في نصف الكرة الجنوبي للكوكب. ويعتمد العمل على صور جمعها تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا إلى جانب أرصاد من تلسكوبات أرضية.

كيف جمع الباحثون بياناتهم

لتحديد العشاري، فحص الفريق صورًا التُقطت بين عامي 2023 و2025. جاءت بيانات هابل من برنامج إرث أغلفة الكواكب الخارجية، المعروف باسم OPAL، الذي بدأ في عام 2014. أُنشئ OPAL لالتقاط صور سنوية للكواكب الخارجية، المشتري وزحل وأورانوس ونبتون، بهدف فهم أفضل لتكوين أغلفتها الجوية وسلوكها وتطورها. يمنح هذا الإيقاع السنوي الثابت العلماء سجلًا طويل الأمد يمكنهم المقارنة به، وهو ما يجعل بنية ظهرت حديثًا قابلة للاكتشاف في المقام الأول.

شريك أوروبي أرضي

دعمت أرصاد التلسكوب الفضائي قياسات من مرصد كالار ألتو، الواقع في إسبانيا. وهو أكبر مرصد فلكي في القارة الأوروبية، وساعدت أدواته الفريق في بناء صورة النشاط الجوي عند القطب الجنوبي لزحل. يمنح الجمع بين المناظر المدارية والأرضية الباحثين نقاط رصد متعددة وتغطية لأطوال موجية مختلفة، وهو أمر مفيد عند تتبع أنماط موجية تمتد عبر أعماق مختلفة في سحابة الكوكب.

السداسي مقابل العشاري

التباين بين البنيتين القطبيتين لزحل هو جوهر الدراسة الجديدة. السداسي الشمالي المعروف له ستة أضلاع، بينما للميزة الجنوبية عشرة أضلاع. كلاهما ناتج عن التيارات النفاثة لزحل، لكن التيارات نفسها تختلف في القوة والسلوك.

• السداسي الشمالي: بنية سداسية الأضلاع مدفوعة بسرعات تيار نفاث تتراوح بين 320 و354 كيلومترًا في الساعة، أو 200 إلى 220 ميلًا في الساعة. ظل موقعه ثابتًا في الغالب مع مرور الوقت.
• العشاري الجنوبي: بنية عشارية الأضلاع مرتبطة بسرعات تيار نفاث أسرع تبلغ حوالي 400 إلى 420 كيلومترًا في الساعة، أو نحو 250 ميلًا في الساعة.
• الامتداد الرأسي: يشق العشاري الجنوبي عدة طبقات من الغلاف الجوي بدلًا من أن يقع عند ارتفاع واحد.
• الحركة: على عكس السداسي الشمالي الثابت إلى حد كبير، لوحظ أن العشاري الجنوبي يتحرك شرقًا.

لماذا قد يهم فرق السرعة

تنشأ الأنماط القطبية الشمالية والجنوبية من الآلية العامة نفسها، وهي أحزمة الرياح سريعة الحركة التي تدور حول الكوكب عند خطوط العرض العليا. ما يختلف هو الطاقة والسرعة المعنية. يتحرك التيار النفاث الجنوبي الذي يغذي العشاري بشكل ملحوظ أسرع من التيار النفاث الشمالي المرتبط بالسداسي، ويكون الشكل الناتج أكثر تعقيدًا، بزاويتين إضافيتين.

هذه العلاقة بين سرعة الرياح وعدد الأضلاع هي أحد الأسباب التي تجعل علماء الكواكب يجدون هذه الميزات مفيدة للغاية. تعمل الدوامات القطبية والتيارات النفاثة كمختبرات طبيعية لديناميكا الغلاف الجوي، مما يسمح للباحثين باختبار كيفية تصرف الموائع على كرة دوارة في ظروف لا يمكن محاكاتها بالحجم نفسه في مختبر على الأرض.

نمط ينجرف شرقًا

تميز الهجرة الشرقية للعشاري الجنوبي عن نظيره الشمالي. تشير الدراسة إلى أن العمليات المسؤولة عن هذه الحركة قد تكون مرتبطة بالبيئة الجوية عند القطب الجنوبي، ويُعد الانجراف أحد الجوانب التي يلفت الباحثون الانتباه إليها لمزيد من التحقيق. ستكون المراقبة طويلة الأمد عبر OPAL وحملات المتابعة الأرضية ضرورية لتحديد ما إذا كانت الهجرة ثابتة أو دورية أو مرتبطة بتحولات موسمية بينما يتحرك زحل في مداره الطويل.

يستغرق زحل حوالي ثلاثة عقود لإكمال دورة واحدة حول الشمس، لذا يشهد كل نصف كرة فصولًا ممتدة جدًا. تمثل نافذة 2023 إلى 2025 التي جُمعت خلالها هذه الصور جزءًا فقط من تلك الدورة، مما يعني أن ظهور العشاري وانجرافه شرقًا قد يبدوان مختلفين عند النظر إليهما عبر نطاق أوسع من الأرصاد.

ما قد يعلمه الاكتشاف للعلماء

بعيدًا عن حداثة عاصفة عشارية الأضلاع، يضيف الاكتشاف نقطة بيانات جديدة لدراسة كيفية تنظيم أغلفة الكواكب لنفسها. كان السداسي الشمالي لزحل موضوعًا للبحث لسنوات، ووجود نمط قطبي ثانٍ مختلف بنيويًا للمقارنة يمنح العلماء تجربة طبيعية. يمكن أن تساعد الاختلافات في سرعة التيار النفاث والبنية الرأسية والحركة بين نصفي الكرة في تحسين نماذج دوران الغلاف الجوي على الكواكب العملاقة.

لهذا العمل آثار تتجاوز زحل. تحكم الديناميكا المائعية نفسها الأغلفة الجوية المخططة للمشتري والعمالقة الجليدية أورانوس ونبتون، وكلاهما من أهداف برنامج OPAL. إن فهم سبب استقرار أحد قطبي كوكب في نمط سداسي الأضلاع بينما ينتج الآخر نمطًا عشاري الأضلاع يدفع الباحثين إلى فحص كيفية تفاعل الدوران وقص الرياح والتسخين الموسمي عند قطبي عالم سريع الدوران.

أسئلة مفتوحة وخطوات تالية

لا تزال عدة أسئلة دون حل. لا يزال الباحثون بحاجة إلى تحديد المدة التي وُجد فيها العشاري الجنوبي، وما إذا كان موجودًا لكن غير مكتشف في صور سابقة، وما الذي يحكم حركته شرقًا. ستساعد التصوير السنوي المستمر عبر برنامج OPAL التابع لهابل، إلى جانب مراصد مثل كالار ألتو، في تتبع التغيرات في البنية مع مرور الوقت.

أُنتجت الصور وراء هذا البحث بمساهمات من ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية ومعهد علوم تلسكوب الفضاء، بمشاركة باحثين من بينهم أغوستين سانشيز-لافيغا من جامعة إقليم الباسك، وإيمي سيمون من مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا، ومايكل وونغ من جامعة كاليفورنيا في بيركلي. نفذت معالجة الصور أليسا باغان. لقد حول جهدهم المشترك كوكبًا مألوفًا إلى مصدر جديد للأسئلة حول كيفية تصرف الأغلفة الجوية عند أقصى سرعات الرياح والدوران.

هذا المقال مبني على تقرير من Universe Today. اقرأ المقال الأصلي.