اشترك في نشرة علوم Wonder Theory من CNN.استكشف الكون مع أخبار حول اكتشافات مثيرة، وتقدمات علمية والمزيد.

CNN
 — 

تساعد عمليات الاقتراب من قمر المشتري الناري آيو، التي قامت بها مركبة جونو التابعة لناسا، في حل اللغز المستمر حول سبب كون هذا القمر الصغير هو الأكثر نشاطًا بركانيًا في نظامنا الشمسي.

مشابهًا في الحجم لقمر الأرض، يقدر أن آيو يحتوي على 400 بركان تطلق باستمرار سحبًا من الغاز والحمم التي تغطي سطح هذا القمر.

إن مهمة جونو، التي تدور وتراقب كوكب المشتري وأقماره منذ يوليو 2016، قامت بعمليات مرور قريبة للغاية من إيو في ديسمبر 2023 وفبراير. اقتربت المركبة الفضائية لمسافة 930 ميلاً (1,500 كيلومتر) من سطح القمر، ملتقطةً صوراً وبيانات. وقد مكنت عمليات مرور جونو من إلقاء نظرة غير مسبوقة على القمر المتقد بالشعلة، بما في ذلك رصد أقطابه للمرة الأولى.

قدم الباحثون بعض النتائج من تحليل بيانات المرور يوم الأربعاء في الاجتماع السنوي للاتحاد الجيوفيزيائي الأمريكي في واشنطن العاصمة. كما تم نشر ورقة تفصيلية لبعض النتائج يوم الخميس في مجلة NATURE.

قال سكوت بولتون، المؤلف المشارك للدراسة ورئيس التحقيقات في جونو ونائب الرئيس المساعد في معهد الأبحاث الجنوبية الغربية في سان أنطونيو: “إيو هو أحد أكثر الأجسام إثارة للاهتمام في النظام الشمسي بأسره”. “يمكننا أن نرى أن هذا الجسد مغطى تمامًا بالبراكين على كلا القطبين وعبر وسطه، (وهي) تنفجر باستمرار.”

تشير البيانات الجديدة إلى أن البراكين العديدة على إيو من المحتمل أن تكون مدفوعة كل منها بغرفة خاصة بها من الصهارة الساخنة، بدلاً من أن تكون مدعومة بمحيط عالمي من الصهارة تحت السطح. وكان هذا الأخير فرضية سائدة لفترة طويلة من قبل علماء الفلك.

قد يغير هذا الاكتشاف الطريقة التي يفهم بها علماء الفلك الأقمار التي تهيمن عليها المحيطات العالمية تحت السطح في نظامنا الشمسي، مثل قمر المشتري يوروبا والكواكب خارج نظامنا الشمسي.

اكتشف عالم الفلك الإيطالي غاليليو غاليلي، المعروف بأب العلوم الفلكية الحديثة، إيو في 8 يناير 1610.

لكن النشاط البركاني العنيف للقمر لم يتم اكتشافه حتى حلقت مركبة فويجر 1 بجوار المشتري وأقماره في عام 1979، كاشفةً عن سطح إيو الديناميكي الذي يشبه بيتزا البيبروني، كما قال بولتون.

في ذلك العام، أصبحت ليندا مورا بيطو، عالمة تصوير في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا في باسادينا، كاليفورنيا، أول شخص يحدد عموداً بركانياً أثناء دراستها لـ صورة لأيو التقطتها مركبة فويجر 1.

أثار هذا الاكتشاف لغزاً استمر لعقود حيث تساءل علماء الفلك عن أصول النشاط البركاني المستمر في أيو.

قال بولتون: “منذ اكتشاف مورا بيطو، تساءل علماء الكواكب عن كيفية تغذية البراكين من الحمم تحت السطح”. “هل كان هناك محيط ضحل من الصهارة البيضاء الساخنة يغذي البراكين، أم أن مصدرها كان أكثر محلية؟ كنا نعلم أن البيانات من مرور جونو القريب جداً يمكن أن تعطي لنا بعض الأفكار حول كيفية عمل هذه القمر المعذب.”

تدور أيو حول كوكب المشتري، أكبر كوكب في نظامنا الشمسي، والذي يطلق عليه بولتون “وحش”. مداره غير مثالي، مما يعني أنه أحياناً يقترب من المشتري أثناء مداره، وأحياناً يكون بعيداً. تكمل أيو مداراً واحداً حول الكوكب كل 42.5 ساعة.

تؤثر الجاذبية الضخمة للمشتري على أيو مثل يد تضغط على كرة مطاطية، مما يسخن القمر. تُسمى هذه الظاهرة بالتمدد المدّي، أو الاحتكاك الناتج عن القوى المدية التي تولد حرارة داخلية.

قال بولتون: “هذا ما يحدث داخل أيو”. “هذا الضغط يولد حرارة، ويصبح ساخناً لدرجة أن (أيو) ينصهر حرفياً ويخرج منها. الثورات مستمرة. إنه مثل عاصفة مطيرة لا تتوقف. إنها تنفجر في كل مكان.”

يولد التمدد المستمر لجاذبية المشتري على أيو طاقة هائلة، من شأنها أن تذوب جزءاً من داخل القمر، كما قال بولتون. وإذا كانت الذوبان كبيرة بما يكفي، فإنها ستخلق محيطاً عالمياً من الصهارة يمكن لجونو استخدام أدواتها لاكتشافه.

خلال مرورها القريب، التقطت جونو بيانات دوبلر عالية الدقة، التي قاست جاذبية أيو من خلال تتبع كيفية تأثير الاقتراب من القمر على تسارع المركبة الفضائية. تمت مقارنة البيانات مع الملاحظات.
“اكتشاف جونو أن القوى المد والجزر لا تخلق دائمًا محيطات من الصهارة العالمية لا يدفعنا فقط إلى إعادة التفكير فيما نعرفه عن داخل إيو،” قال المؤلف الرئيسي للدراسة رايان بارك، وهو باحث مشارك في جونو ومشرف على مجموعة ديناميات النظام الشمسي في مختبر الدفع النفاث (JPL)، في بيان. “لها تداعيات على فهمنا لأقمار أخرى، مثل إنسيلادوس وأوروبا (زحل)، وحتى الكواكب الخارجية والأرض العملاقة. توفر نتائجنا الجديدة فرصة لإعادة التفكير فيما نعرفه عن تشكيل الكواكب وتطورها.”

قالت هايدي بيكر، عالمة الكواكب في مختبر الدفع النفاث (JPL) التي لم تشارك في الدراسة، إن المهمة ساعدت أيضًا في التقاط مجموعة من الصور التي تعرض “سطح إيو الخيالي البدائي.” تُظهر الصور ميزات مختلفة على إيو كما لم يحدث من قبل، بما في ذلك الجزر المرصودة على بحيرات الحمم الضخمة، مثل واحدة تُسمى لوكي باتيرا، التي هي كبيرة جدًا لدرجة أن علماء الفلك يقارنونها أكثر ببحر من الحمم يجلس على سطح إيو.

يواصل مركبة جونو الفضائية تقديم رؤى جديدة حول المشتري وأقماره، بعد أن أكملت مؤخرًا تحليقًا فوق قمم السحب المت swirling للمشتري في 24 نوفمبر. بعد ذلك، ستجتاز جونو على بُعد 2,175 ميلاً (3,500 كيلومتر) فوق مركز المشتري في 27 ديسمبر، مسجلةً 645.7 مليون ميل (1.04 مليار كيلومتر) منذ بدء تحقيقها حول المشتري قبل ثماني سنوات.

المصدر: المصدر