Juno Io-এর পৃষ্ঠের নিচের তাপ অনুসন্ধানে বায়ুমণ্ডলীয় যন্ত্র ব্যবহার করল

Juno, বৃহস্পতির জন্য তৈরি যন্ত্রের নতুন ব্যবহার খুঁজে পাচ্ছে

NASA-এর Juno mission বৃহস্পতিকে অধ্যয়নের জন্য তৈরি করা হয়েছিল, কিন্তু এর একটি যন্ত্র এখন Solar System-এর সবচেয়ে চরম চাঁদগুলোর একটির নতুন চিত্র দিচ্ছে। 2023 সালের ডিসেম্বর এবং 2024 সালের ফেব্রুয়ারিতে Io-এর flyby-এর সময়, Juno তার Microwave Radiometer, বা MWR, ব্যবহার করে পৃষ্ঠের কয়েক মিটার নিচের তাপ পরিমাপ করে, বলে দেওয়া উৎস-পাঠে উল্লেখ আছে।

এটি গুরুত্বপূর্ণ, কারণ Io শুধু আরেকটি পাথুরে চাঁদ নয়। এটি পরিচিত সবচেয়ে আগ্নেয়গিরি-সক্রিয় বিশ্ব, এবং উৎস উপাদানে 400-র বেশি আগ্নেয়গিরি শনাক্ত করা হয়েছে। এর পৃষ্ঠের নিচে তাপ কীভাবে সঞ্চিত এবং মুক্ত হয় তা বোঝা tidal heating, resurfacing, এবং আগ্নেয়গিরির আচরণের মডেল উন্নত করতে সাহায্য করতে পারে এমন এক দেহে, যা বৃহস্পতির মাধ্যাকর্ষণ এবং পাশের চাঁদগুলোর মহাকর্ষীয় টানের কারণে ক্রমাগত বাঁকছে।

এই নতুন পরিমাপগুলো Journal of Geophysical Research: Planets-এ প্রকাশিত গবেষণায় বর্ণিত হয়েছে। কাজটি সেই তথ্যের ওপর ভিত্তি করে, যা Juno Io-এর পৃষ্ঠ থেকে প্রায় 1,500 কিলোমিটার ওপর দিয়ে যাওয়ার সময় সংগ্রহ করা হয়েছিল। এটি NASA-এর Galileo spacecraft-এর কিছু ঐতিহাসিক flyby-এর মতো এতটা কাছাকাছি নয়, কিন্তু Juno এক ভিন্ন ক্ষমতা নিয়ে এসেছে: কেবলমাত্র সবচেয়ে উপরের স্তর থেকে আসা infrared সংকেতের দিকে না তাকিয়ে দৃশ্যমান পৃষ্ঠস্তরের নিচের তাপমাত্রা অনুভব করার ক্ষমতা।

Io-তে পৃষ্ঠের নিচের তাপ কেন গুরুত্বপূর্ণ

Io-এর ভূতত্ত্ব tidal heating দ্বারা চালিত। বৃহস্পতির মাধ্যাকর্ষণ যখন চাঁদটিকে টানে এবং Europa ও Ganymede-এর সঙ্গে কক্ষীয় পারস্পরিক ক্রিয়া সেটিকে ক্রমাগত চাপের মধ্যে রাখে, তখন Io-এর অভ্যন্তরীণ অংশ বারবার বেঁকে যায়। সেই পুনরাবৃত্ত বিকৃতি তাপ উৎপন্ন করে, যা প্রবল আগ্নেয়গিরি ক্রিয়াকলাপ এবং অবিরাম resurfacing চালায়।

বিজ্ঞানীরা দীর্ঘদিন ধরে জানেন যে Io ভূতাত্ত্বিকভাবে অস্থির, কিন্তু পৃষ্ঠের নিচের তাপমাত্রার তথ্য এমন কিছু যোগ করতে পারে যা শুধু পৃষ্ঠচিত্র এবং infrared মানচিত্র একা দিতে পারে না। কয়েক মিটার নিচের তাপ শক্তি কীভাবে ধরে রাখা হয়, উপাদানের বৈশিষ্ট্য কোথায় কীভাবে বদলায়, এবং গভীরের কার্যকলাপের তাপ কীভাবে উপরে ওঠে সে সম্পর্কে তথ্য দেয়।

দেওয়া উৎস অনুযায়ী, Juno-এর MWR প্রায় ছয় মিটার নিচ পর্যন্ত অনুপ্রবেশ করতে পারত। গ্রহীয় হিসাবে তা অগভীর, তবে তাপীয় gradient দেখানোর জন্য যথেষ্ট। এমন একটি চাঁদে, যেখানে বিস্ফোরণ, lava flows, এবং volcanic plumes-এর ধ্বংসাবশেষে পৃষ্ঠ বারবার বদলে যায়, এই সীমিত গভীরতাও স্বল্পমেয়াদি পৃষ্ঠ-প্রভাব এবং অন্তর্নিহিত ভূমির বৃহত্তর ধরন আলাদা করতে সাহায্য করতে পারে।

বায়ুমণ্ডলীয় যন্ত্রকে চাঁদ-প্রোব হিসেবে রূপান্তর

Microwave Radiometer মূলত একেবারেই ভিন্ন কাজের জন্য তৈরি হয়েছিল। এর প্রধান mission ছিল বৃহস্পতির বায়ুমণ্ডল গভীরভাবে অনুসন্ধান করা। উৎস-পাঠে বলা হয়েছে, এই যন্ত্রটি 600 MHz থেকে 22 GHz পর্যন্ত frequencies কভার করে, ছয়টি আলাদা antenna ব্যবহার করে, যার প্রতিটি microwave spectrum-এর নির্দিষ্ট অংশের সঙ্গে tuned।

এই নকশা Juno দলের জন্য mission-এর extended phase-এ একটি সুযোগ এনে দেয়। যদি radiometer বৃহস্পতির cloud layers-এ শত শত মাইল ঢুকতে পারে, তাহলে গবেষকদের যুক্তি ছিল এটি Io-এর পাথুরে পৃষ্ঠেও কয়েক মিটার প্রবেশ করতে পারবে। extended mission সেই ধারণাকে বাস্তব পরীক্ষায় পরিণত করে।

এটি পরিণত spacecraft পরিচালনার সবচেয়ে আকর্ষণীয় দিকগুলোর একটি: একটি বৈজ্ঞানিক সমস্যার জন্য তৈরি যন্ত্র, নিজের সীমা ভালোভাবে বোঝার পর, অন্যত্র অপ্রত্যাশিতভাবে কার্যকর হয়ে উঠতে পারে। Juno-এর ক্ষেত্রে, gas giant meteorology-র জন্য অনুকূলিত একটি সরঞ্জাম এখন আগ্নেয়গিরি-সক্রিয় চাঁদের কাছাকাছি উপপৃষ্ঠ অনুসন্ধানের উপায়ে পরিণত হয়েছে।

Galileo-কে Juno কীভাবে পরিপূরক করে

NASA-এর Galileo mission Io সম্পর্কে আধুনিক বোঝাপড়ার ভিত্তি তৈরি করেছে। দেওয়া উৎস-পাঠ অনুযায়ী, Galileo প্রায় 100 কিলোমিটার নিচে উড়ে অত্যন্ত গরম lava, সক্রিয় plumes, দ্রুত resurfacing, এবং একটি বিভক্ত metal core-এর প্রমাণ খুঁজে পায়। এই পর্যবেক্ষণগুলো Io-কে tidal heating এবং পৃথিবীর বাইরে আগ্নেয়গিরির প্রক্রিয়া অধ্যয়নের জন্য একটি প্রধান পরীক্ষাগার হিসেবে প্রতিষ্ঠা করে।

Juno সেই আগের কাজের বিকল্প নয়। এটি সেটিকে ভিন্ন দিকে বাড়ায়। উৎস উপাদান Galileo-র পৃষ্ঠকেন্দ্রিক infrared পর্যবেক্ষণকে Juno-র পৃষ্ঠের নিচে দেখার microwave পরিমাপের সঙ্গে তুলনা করে। এই পার্থক্যটি গুরুত্বপূর্ণ। Infrared hot spots শনাক্ত করতে এবং পৃষ্ঠের তাপমাত্রা মানচিত্রায়নে অত্যন্ত কার্যকর, কিন্তু microwaves উপরের স্তরের নিচের উপাদান নমুনা নিতে পারে, যেখানে পৃষ্ঠ ঠান্ডা হয়ে গেলেও বা বদলে গেলেও তাপ থেকে যেতে পারে।

অন্য কথায়, Juno ছবিতে গভীরতা যোগ করছে, যদিও তা কেবল কয়েক মিটার। এমন এক পৃথিবীতে, যেখানে পৃষ্ঠ এবং উপপৃষ্ঠের সীমানা বারবার বিস্ফোরণে বদলে যেতে পারে, ওই অতিরিক্ত গভীরতা তাপ কোথায় কেন্দ্রীভূত এবং আগ্নেয়গিরির ভূখণ্ড সময়ের সঙ্গে কীভাবে বিবর্তিত হয় তা বোঝায় উন্নতি করতে পারে।

নতুন গবেষণা কী কী প্রশ্নে সাহায্য করতে পারে

উৎস-পাঠে পেপারের পূর্ণ সংখ্যাগত ফলাফল দেওয়া হয়নি, তাই তার বাইরে কোনও নির্দিষ্ট ব্যাখ্যা এখানে দেওয়া হবে না। তবুও, বর্ণিত পরিমাপগুলো এমন কয়েকটি বৈজ্ঞানিক প্রশ্নের দিকে ইঙ্গিত করে, যেগুলো এ ধরনের ডেটাসেট সাহায্য করতে পারে।

• Io-এর পৃষ্ঠের নিচে তাপ কতটা অসমভাবে বণ্টিত।
• কিছু অঞ্চল পৃষ্ঠ পর্যবেক্ষণ যা বোঝায় তার চেয়ে বেশি সময় তাপ ধরে রাখে কি না।
• নিকট-পৃষ্ঠ তাপমাত্রা স্থানীয় ভূতত্ত্ব বা আগ্নেয়গিরির ইতিহাসের সঙ্গে কতটা পরিবর্তিত হয়।
• পৃষ্ঠের কাছাকাছি তাপীয় ধরন থেকে tidal heating-এর সংকেত পরোক্ষভাবে নির্ণয় করা যায় কি না।

এই প্রশ্নগুলো গুরুত্বপূর্ণ, কারণ Io-কে প্রায়ই চরম মহাকর্ষীয় চাপের মধ্যে ভূতাত্ত্বিক কার্যকলাপ বোঝার জন্য একটি মানদণ্ড হিসেবে ব্যবহার করা হয়। Io থেকে পাওয়া ফলাফল কেবল বাইরের Solar System-এর অন্য চাঁদগুলোর মডেলেই নয়, সময়ের সঙ্গে তাপ এবং অন্তর্গত শক্তি কীভাবে গ্রহীয় দেহগুলোকে আকার দেয় সে সম্পর্কেও বৃহত্তর ধারণায় প্রভাব ফেলতে পারে।

একটি ফলপ্রসূ extended mission

এই ফলাফলে একটি প্রোগ্রামগত শিক্ষাও রয়েছে। Juno 2016 সালে Jovian system-এ বৃহস্পতিকে অধ্যয়নের জন্য পৌঁছেছিল, তবে mission-এর extended phase Galilean moons সম্পর্কে মূল্যবান বিজ্ঞান দিতে থাকে। Io, Europa, এবং Ganymede তিনটিই বৈজ্ঞানিকভাবে আকর্ষণীয়, কিন্তু গ্রহীয় স্তরে দৃশ্যমানভাবে সক্রিয় হওয়ায় Io আলাদা হয়ে দাঁড়ায়।

বিদ্যমান hardware নতুনভাবে ব্যবহার করা extended missions-কে প্রায়ই এত মূল্যবান করে তোলে। যে spacecraft-গুলো তাদের prime mission টিকে যায়, তারা একক-উদ্দেশ্য probes-এর চেয়ে বেশি কিছু হয়ে উঠতে পারে। তারা opportunistic science-এর জন্য অভিযোজিত প্ল্যাটফর্মে পরিণত হয়, বিশেষ করে যখন mission team এমন targets-এ instrument পরীক্ষা করতে প্রস্তুত থাকে, যেগুলো অধ্যয়নের জন্য সেগুলোকে স্পষ্টভাবে তৈরি করা হয়নি।

এই কাঠামোর মধ্যেই Io-র এই পরিমাপগুলো বোঝা উচিত। Juno-কে dedicated Io geophysics mission হিসেবে উৎক্ষেপণ করা হয়নি। তবুও, Microwave Radiometer কী করতে পারে তা নতুনভাবে ভেবে, গবেষকেরা এমন একটি চাঁদে নতুন পর্যবেক্ষণ জানালা খুলে দিয়েছেন, যা Solar System-এর সবচেয়ে গতিশীল বস্তুগুলোর একটি হিসেবে রয়ে গেছে।

Io এখনও কেন মনোযোগ পায়

গ্রহবিজ্ঞানের জন্য Io-এর মূল্য শুধু এটি দর্শনীয় বলেই নয়। এটি এমনভাবে সক্রিয় যে বিজ্ঞানীরা তা প্রায় real time-এ মাপতে পারেন। Lava, plumes, এবং অবিরাম resurfacing কক্ষীয় গতি, অভ্যন্তরীণ তাপ, এবং crustal change-এর মধ্যে সম্পর্কের জন্য একটি প্রাকৃতিক পরীক্ষাগার তৈরি করে। প্রতিটি নতুন instrument perspective সেই সম্পর্ককে আরও দৃঢ় করে।

দেওয়া উপাদান অনুযায়ী, Juno-এর অবদান হলো কথোপকথনের একটি অংশকে তাত্ক্ষণিক পৃষ্ঠের নিচে সরিয়ে নেওয়া। এটি Io-এর গভীর অভ্যন্তরকে সরাসরি প্রকাশ করে না, কিন্তু দৃশ্যমান পৃষ্ঠ আচরণ এবং নিচের লুকানো তাপ-ইঞ্জিনের মধ্যে সেতু তৈরি করে। relentless geological motion দ্বারা সংজ্ঞায়িত এক চাঁদের জন্য, কয়েক মিটার অতিরিক্ত অন্তর্দৃষ্টিও বৈজ্ঞানিকভাবে অর্থবহ হতে পারে।

নতুন গবেষণা গ্রহণ করা হলে, বৃহত্তর তাৎপর্য সম্ভবত একটি headline number-এর চেয়ে method-এ বেশি থাকতে পারে। বৃহস্পতির জন্য তৈরি একটি spacecraft দেখিয়েছে যে microwave sounding একটি আগ্নেয়গিরি-সক্রিয় চাঁদের অগভীর উপপৃষ্ঠকে চিহ্নিত করতে সাহায্য করতে পারে। এটি আজকের Io বোঝার এবং Solar System-এর অন্য সক্রিয় বিশ্বের ভবিষ্যৎ পর্যবেক্ষণ ডিজাইনের জন্য টুলকিট প্রসারিত করে।

This article is based on reporting by Universe Today. Read the original article.