مشتری؛ غول گازی محافظ زمین و کهکشان کوچک در دل منظومه شمسی

علیرضا بیات با بیان اینکه امروز به سیاره‌ای می‌پردازیم که نه‌تنها بزرگ‌ترین سیاره منظومه شمسی است، بلکه تأثیرات آن بر ساختار و پایداری منظومه ما به‌قدری زیاد است که می‌توان آن را یکی از ستون‌های تعادل کیهانی دانست، اظهار کرد: مشتری که با نام‌های فارسی هرمز یا برجیس نیز شناخته می‌شود و در متون لاتین Jupiter نام دارد، بزرگ‌ترین سیاره منظومه شمسی و پنجمین سیاره از خورشید به شمار می‌آید. قطر این سیاره حدود ۱۴۲ هزار و ۹۸۴ کیلومتر است، یعنی چیزی نزدیک به یازده برابر قطر زمین و جرم آن نیز تقریباً ۳۱۸ برابر جرم زمین برآورد می‌شود.

وی افزود: ترکیب اصلی مشتری گازی و عمدتاً از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده است. مدت زمانی که این سیاره برای یک گردش کامل به دور خورشید نیاز دارد، حدود ۱۱٫۸۶ سال زمینی است، در حالی که مدت چرخش آن به دور خودش فقط حدود ۹٫۹ ساعت است؛ به عبارت دیگر، مشتری تنها در مدت ۱۰ ساعت، یک شبانه‌روز کامل را پشت سر می‌گذارد. دمای سطح ابرهای گازی آن حدود منفی ۱۴۵ درجه سانتی‌گراد و جو آن از گازهای سبک مانند هیدروژن، هلیوم، مقداری متان، آمونیاک و بخار آب تشکیل شده است.

کارشناس نجوم ادامه داد: مشتری را در رده‌ «غول‌های گازی» طبقه‌بندی می‌کنند، چراکه برخلاف زمین، سطح جامدی ندارد. ساختار داخلی آن شامل یک جو بسیار ضخیم از هیدروژن، هلیوم، آمونیاک و متان در لایه‌های بیرونی است و در لایه‌های زیرین، هیدروژن به‌صورت مایع درآمده است. در اعماق سیاره، هیدروژن به‌دلیل فشار بسیار بالا به حالت فلزی تغییر فاز داده و به یک رسانای قوی جریان الکتریکی تبدیل می‌شود. گمان می‌رود که در مرکز این سیاره، هسته‌ای کوچک و سنگی با جرمی معادل پنج تا پانزده برابر جرم زمین قرار داشته باشد، هرچند هنوز درباره‌ وجود قطعی این هسته اجماعی علمی حاصل نشده است.

بیات با بیان اینکه جو مشتری یکی از فعال‌ترین و ناپایدارترین جوهای منظومه شمسی است، گفت: نوارهای ابری رنگارنگی که با سرعت بالا در این جو در حال چرخش هستند، ویژگی ظاهری بارز این سیاره را تشکیل می‌دهند. یکی از شگفت‌انگیزترین پدیده‌های جوی در مشتری، لکه سرخ بزرگ است؛ طوفانی چرخان و ضدسیکلون به قطر تقریبی ۱۶۳۵۰ کیلومتر که از قرن هفدهم تاکنون همچنان پابرجاست. این طوفان در سال‌های اخیر با تغییراتی همراه بوده و اندازه‌اش در حال کاهش است، اما همچنان بسیار فعال و تأثیرگذار باقی مانده است. بادهای سطحی مشتری گاه به سرعتی بالغ بر ۵۰۰ کیلومتر بر ساعت می‌رسند و در عرض‌های مختلف، نوارهای تیره و روشن ایجاد می‌کنند که به این جریان‌های سریع، جریان جت گفته می‌شود. سرعت این جریان‌ها حتی ممکن است تا ۶۱۸ کیلومتر در ساعت نیز برسد.

وی افزود: اگر بخواهیم درباره ساختار لایه‌های ابری مشتری بیشتر توضیح دهیم، باید به سه لایه‌ متمایز اشاره کرد؛ نخست، لایه‌ بالایی از بلورهای آمونیاک یخ‌زده تشکیل شده که سفیدرنگ است؛ دوم، لایه‌ای میانی از هیدروسولفید آمونیوم با رنگ قهوه‌ای مایل به قرمز و سوم، لایه‌ای از بخار آب که در عمق بیشتری قرار دارد. این ساختار سه‌لایه موجب ایجاد ظاهر نوارگونه و چندرنگ سیاره شده است.

کارشناس نجوم اضافه کرد: از دیگر ویژگی‌های خارق‌العاده مشتری می‌توان به میدان مغناطیسی بسیار قوی آن اشاره کرد که حدود ۱۴ برابر میدان مغناطیسی زمین است. منشأ این میدان، همان هیدروژن فلزی است که در اعماق سیاره در جریان است. میدان مغناطیسی مشتری، کمربندهای تشعشعی شدیدی پدید آورده که از کمربند ون‌آلن زمین نیز قدرتمندتر هستند و تأثیرات مهمی بر قمرهای این سیاره گذاشته‌اند. این تابش‌ها موجب تولید جریان الکتریکی در برخی قمرها مانند آیو و اروپا شده‌اند. به همین دلیل، فضاپیماهایی که به سوی مشتری اعزام می‌شوند، باید محافظت‌های بسیار دقیق و چندلایه‌ای در برابر ذرات پرانرژی و اثرات تشعشعی داشته باشند؛ چرا که این تابش‌ها تهدید جدی برای ابزارهای علمی و سامانه‌های الکترونیکی محسوب می‌شوند.

بیات ادامه داد: از منظر گرانشی نیز مشتری نقش کلیدی در منظومه شمسی ایفا می‌کند. جرم فوق‌العاده‌ آن همانند سپری گرانشی برای زمین عمل می‌کند و با جذب یا منحرف‌سازی سیارک‌ها و دنباله‌دارهایی که ممکن است با زمین برخورد کنند، در واقع از برخوردهای احتمالی فاجعه‌بار جلوگیری می‌کند. نمونه‌ مشهور این اثر گرانشی، برخورد دنباله‌دار شومیکر-لوی ۹ در ۱۹۹۴ با مشتری بود؛ برخوردی که می‌توانست به زمین آسیب برساند، اما در عوض با انفجارهایی عظیم در جو مشتری همراه شد. افزون بر این، گرانش مشتری باعث اختلال در مدار کمربند سیارک‌ها، شکل‌گیری حلقه‌های سیارات و حتی در حرکت سیارات کوتوله تأثیرگذار است.

وی اظهار کرد: سیاره مشتری میزبان بیش از ۹۵ قمر شناخته‌شده است، اما چهار قمر آن از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند؛ قمرهایی که به‌عنوان اقمار گالیله‌ای شناخته می‌شوند و در ۱۶۱۰ توسط گالیله رصد شدند. این قمرها به‌ترتیب فاصله از مشتری عبارت‌اند از آیو، فعال‌ترین جرم آتشفشانی منظومه شمسی با صدها آتشفشان و دمای سطحی تا ۱۳۰۰ درجه سانتی‌گراد؛ اروپا، قمری با سطح یخی صاف که در زیر سطح آن احتمال وجود اقیانوس و حتی حیات وجود دارد؛ گانیمد، بزرگ‌ترین قمر منظومه شمسی با میدان مغناطیسی داخلی، ساختاری ترکیبی از یخ و سنگ و احتمالاً اقیانوس زیرسطحی و در نهایت کالیستو، قمری کهن با سطحی مملو از دهانه‌های برخوردی و اقیانوسی شور در اعماق، با جوی بسیار نازک.

کارشناس نجوم گفت: مأموریت‌های متعددی تاکنون به مقصد مشتری انجام شده‌اند. از جمله این ماموریت‌ها می‌توان به پایونیر ۱۰ و ۱۱ در سال‌های ۱۹۷۳ و ۱۹۷۴ اشاره کرد که نخستین عبور از کنار مشتری را ثبت کردند. سپس ویجر ۱ و ۲ در ۱۹۷۹، تصاویر دقیقی از مشتری و قمرهایش به زمین ارسال کردند. در ادامه، مأموریت گالیله از ۱۹۹۵ تا ۲۰۰۳ نخستین مدارگرد مشتری شد و داده‌های ارزشمندی درباره جو، قمرها و میدان مغناطیسی این سیاره ارائه داد. مأموریت جونو که از ۲۰۱۶ تاکنون در حال فعالیت است، اطلاعاتی در مورد ساختار داخلی، مغناطیس و طوفان‌های سیاره گردآوری کرده است.

بیات خاطرنشان کرد: در آینده نیز پروژه‌هایی برای بررسی بیشتر مشتری برنامه‌ریزی شده‌اند. از جمله پروژه جویس(JUICE) که در ۲۰۲۳ توسط آژانس فضایی اروپا به فضا پرتاب شد و قرار است در ۲۰۳۱ به مدار مشتری وارد شود. هدف آن مطالعه قمرهای یخی از جمله اروپا، گانیمد و کالیستو و بررسی احتمال وجود حیات در زیر سطح یخ آن‌هاست، همچنین ماموریت اروپا کلیپِر از سوی ناسا در ۲۰۲۴ پرتاب شده و تا ۲۰۳۰ به مدار مشتری خواهد رسید تا تحلیل ساختار زیرسطحی قمر اروپا و شرایط احتمالی زیست‌پذیری آن را انجام دهد.

وی ادامه داد: نکته‌ای جالب در مورد مشتری این است که آن را می‌توان «ستاره‌ای شکست‌خورده» دانست؛ زیرا اگر جرم آن حدود ۸۰ برابر بیشتر بود، می‌توانست همجوشی هسته‌ای را آغاز کند و به ستاره‌ای از نوع کوتوله قرمز تبدیل شود. گرانش سطحی این سیاره نیز به‌قدری شدید است که یک جسم یک‌کیلوگرمی روی زمین، در سطح مشتری نزدیک به ۲/۵ کیلوگرم وزن خواهد داشت. این مقدار معادل جاذبه‌ای با شتابی حدود ۲۴/۸ متر بر مجذور ثانیه است. مشتری تنها یک سیاره نیست، بلکه یک منظومه‌ کوچک در دل منظومه شمسی است؛ سیاره‌ای با ده‌ها قمر، میدان مغناطیسی گسترده، جو پرآشوب و تأثیراتی شگرف در مقیاس کیهانی.