تمتلك الكواكب الأربعة الخارجية أجواء عميقة ولا توجد لديها أسطح صلبة. تتميز أجواؤها المتقلبة بأنظمة طقس فريدة خاصة بها، بعضها مزين بأشرطة ملونة من السحب المتعددة الألوان، ومع عواصف كبيرة وغامضة تظهر فجأة أو تستمر لسنوات عديدة. كما أن لكل منها مواسم تستمر لسنوات عديدة أثناء دورانها حول الشمس.

فهم السلوك المعقد يشبه فهم الطقس الديناميكي على الأرض كما يتم تتبعه على مدى سنوات عديدة، بالإضافة إلى تأثير الشمس على طقس النظام الشمسي. كما أن العوالم الأربعة العجيبة تعمل كبدائل لفهم الطقس والمناخ على كواكب مشابهة تدور حول نجوم أخرى.

أدرك علماء الكواكب أن أي سنة واحدة من البيانات من تلسكوب هابل، رغم كونها مثيرة للاهتمام بحد ذاتها، لا تخبرك القصة الكاملة عن الكواكب الخارجية. وقد زار برنامج OPAL الخاص بهابل الكواكب بانتظام مرة واحدة في السنة عندما تكون الأقرب إلى الأرض، وهو تنسيق يُسمى المعاكسة. وقد أسفر ذلك عن أرشيف ضخم من البيانات أدى إلى سلسلة من الاكتشافات الرائعة لمشاركتها مع علماء الفلك الكوكبيين حول العالم.

أبرز معالم عقد من الاكتشافات لفريق OPAL موضحة أدناه.

المشتري

تقدم حزام السحب على كوكب المشتري كاليودوسكوب متغير باستمرار من الأشكال والألوان. هناك دائمًا طقس عاصف على المشتري: الأعاصير، والأعاصير المعاكسة، وتغير الرياح، وأكبر عاصفة في النظام الشمسي، البقعة الحمراء الكبرى (GRS). يغطي المشتري سحب من بلورات الثلج الأمونيا بشكل كبير فوق جو يتعمق لعدة آلاف من الأميال.

تتبع صور هابل الحادة السحب وتقيس الرياح، العواصف، والدوامات، بالإضافة إلى مراقبة الحجم، الشكل والسلوك لـ GRS. يتابع هابل انكماش GRS في الحجم، لكنه لا يزال كبيرًا بما يكفي لابتلاع الأرض. قياسات OPAL الأخيرة رصدت مدى تكرار ظهور الأشكال البيضاوية الداكنة الغامضة – التي تظهر فقط عند الأطوال الموجية فوق البنفسجية – في “الأغطية القطبية” للضباب الستراتوسفيري. على عكس الأرض، يميل المشتري فقط ثلاث درجات على محوره (الأرض تميل 23.5 درجة). قد لا يُتوقع حدوث تغييرات موسمية، باستثناء أن مسافة المشتري من الشمس تتغير بحوالي 64 مليون كيلومتر خلال مداره الذي يستمر 12 عامًا، لذا تراقب OPAL الغلاف الجوي عن كثب لرصد التأثيرات الموسمية. ميزة أخرى لهابل هي أن المراصد الأرضية لا يمكنها مشاهدة المشتري بشكل مستمر لدورتين من دورات المشتري، لأن ذلك يصل إلى 20 ساعة. خلال تلك الفترة، سيكون المرصد على الأرض قد دخل في النهار ولن يكون المشتري مرئيًا حتى المساء التالي.

قد تدعم نتائج OPAL أيضًا مهمة ESA لاستكشاف أقمار المشتري الجليدية، Juice، التي أُطلقت في 14 أبريل 2023. ستقوم Juice بإجراء ملاحظات تفصيلية عن المشتري وأقماره الثلاثة الكبيرة الحاملة للمحيطات – جانيميد، كاليستو وأوروبا – باستخدام مجموعة من أدوات الاستشعار عن بُعد، والجيولوجيا، والأدوات في الموقع. ستقوم المهمة بتوصيف هذه الأقمار ككائنات كوكبية وموائل محتملة، واستكشاف بيئة المشتري المعقدة بعمق، ودراسة نظام المشتري الأوسع كنموذج عملاق للغازات عبر الكون.

زحل

يستغرق زحل أكثر من 29 عامًا للدوران حول الشمس، ولذلك تابعت OPAL زحل لمدة تقارب ربع سنة زحلية (بدءًا من عام 2018، بعد انتهاء مهمة كاسيني). نظرًا لأن زحل مائل بزاوية 26.7 درجة، فإنه يمر بتغيرات موسمية أكثر عمقًا من المشتري. تستمر الفصول الزحلية حوالي سبع سنوات. وهذا يعني أيضًا أن تلسكوب هابل يمكنه رؤية نظام الحلقات الرائع من زاوية مائلة تقارب 30 درجة لرؤية الحلقات مائلة من الحافة. من الحافة، تختفي الحلقات تقريبًا لأنها رقيقة نسبيًا. سيحدث هذا مرة أخرى في عام 2025.

لقد تتبعت OPAL التغيرات في ألوان غلاف زحل الجوي. تم اكتشاف اللون المتغير لأول مرة بواسطة مسبار كاسيني، لكن هابل يوفر قاعدة بيانات أطول. كشف هابل عن تغييرات طفيفة من سنة إلى أخرى في اللون، ربما بسبب ارتفاع السحب والرياح. التغييرات الملحوظة دقيقة لأن OPAL غطت فقط جزءًا من سنة زحلية. تحدث التغييرات الكبرى عندما ينتقل زحل إلى الموسم التالي.

الحلقات الغامضة الداكنة لكوكب زحل، التي تقطع عبر مستوى الحلقة، هي ميزات عابرة تدور مع الحلقات. يستمر مظهرها الشبحى فقط لمدة دورتين أو ثلاث دورات حول زحل. خلال الفترات النشطة، تضيف الحلقات المتشكلة حديثًا باستمرار إلى النمط. تم رؤيتها لأول مرة في عام 1981 بواسطة المركبة الفضائية فويجر 2. كما شاهدت كاسيني الحلقات خلال مهمتها التي استمرت 13 عامًا، والتي انتهت في عام 2017. تُظهر هابل أن تكرار ظهور الحلقات مدفوع موسميًا، حيث ظهرت لأول مرة في بيانات أوبال في عام 2021. تُظهر المراقبة طويلة الأجل أن كلًا من عدد الحلقات ودرجة التباين تختلف مع مواسم زحل.

أورانوس

يتميز كوكب أورانوس بأنه مائل على جانبه بحيث يكاد محور دورانه يكون في مستوى مدار الكوكب. وهذا يؤدي إلى حدوث تغييرات موسمية جذرية على طول رحلته التي تستغرق 84 عامًا حول الشمس. نتيجة ميل الكوكب تعني أن جزءًا من نصف الكرة الأرضية يكون خاليًا تمامًا من ضوء الشمس، لفترات زمنية تصل إلى 42 عامًا. لقد تابعت OPAL القطب الشمالي الذي يميل الآن نحو الشمس.

مع OPAL، التقطت هابل صورًا لكوكب أورانوس بعد الاعتدال الربيعي، عندما كانت الشمس تتألق مباشرة فوق خط استواء الكوكب. تمكنت هابل من حل العديد من العواصف مع ظهور سحب من بلورات الثلج الميثاني عند خطوط العرض الشمالية المتوسطة مع اقتراب الصيف من القطب الشمالي. الآن، يحتوي القطب الشمالي لأورانوس على ضباب فوتوكيميائي كثيف مع عدة عواصف صغيرة قرب حافة الحدود. لقد كانت هابل تتعقب حجم الغطاء القطبي الشمالي، ولا يزال يزداد سطوعًا عامًا بعد عام. مع اقتراب الانقلاب الصيفي في شمال الكرة الأرضية في عام 2028، قد يزداد سطوع الغطاء، وسيكون موجهًا مباشرة نحو الأرض، مما يسمح برؤية جيدة للحلقات والقطب الشمالي. ستظهر نظام الحلقات بعد ذلك بشكل مباشر.

نبتون

عندما حلقت مركبة فويجر 2 بالقرب من نبتون في عام 1989، كان علماء الفلك مذهولين من بقعة داكنة كبيرة بحجم المحيط الأطلنطي تظهر في الغلاف الجوي. هل كانت طويلة الأمد مثل البقعة الحمراء الكبرى في كوكب المشتري؟ ظل السؤال بدون إجابة حتى تمكن تلسكوب هابل في عام 1994 من إظهار أن هذه العواصف الداكنة كانت مؤقتة، تظهر ثم تختفي على مدى فترة تتراوح بين عامين إلى ستة أعوام لكل منها. خلال برنامج أوبال، شهد هابل نهاية بقعة داكنة واحدة والدورة الحياتية الكاملة لبقعة ثانية – كلاهما كانا يهاجران نحو خط الاستواء قبل أن يتبددا. يضمن برنامج أوبال أن علماء الفلك لن يفوتوا واحدة أخرى.

كشفت ملاحظات هابل عن علاقة بين تغير وفرة السحب في نبتون ودورة الشمس التي تستمر 11 عامًا. إن العلاقة بين نبتون والنشاط الشمسي مفاجئة لعلماء الكواكب لأن نبتون هو أبعد كوكب رئيسي عن الشمس في نظامنا الشمسي. إنه يتلقى ضوء الشمس بنحو 0.1% من شدة الضوء الذي تتلقاه الأرض. ومع ذلك، يبدو أن الطقس الغائم العالمي في نبتون يتأثر بالنشاط الشمسي. هل تلعب فصول الكوكب الأربعة (التي تستمر كل منها حوالي 40 عامًا) أيضًا دورًا؟ قد نكتشف ذلك، إذا استمر برنامج OPAL في العمل على هابل حتى عام 2179!

مزيد من المعلومات

تلسكوب هابل الفضائي هو مشروع تعاون دولي بين وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) ووكالة الفضاء الأمريكية (NASA).

روابط

جهات الاتصال

بيثاني داونر
ضابط الاتصالات العلمية الرئيسي في وكالة الفضاء الأوروبية / هابل

البريد الإلكتروني: [البريد الإلكتروني محمي]

المصدر: المصدر