الثبات ـ منوعات

تتفكك حلقات زحل وتسخن الغلاف الجوي العلوي للعملاق الغازي، وفقا لدراسة جديدة قد تساعد اكتشافاتها على التنبؤ بما إذا كانت الكواكب حول النجوم الأخرى بها أنظمة من حلقات.

وهذه الظاهرة، التي لم يسبق لها مثيل في النظام الشمسي، هي تفاعل غير متوقع بين زحل وحلقاته، كما يقول علماء الفلك، بما في ذلك تلك الموجودة في مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لوكالة ناسا.

وفي الدراسة الجديدة، التي نُشرت في مجلة Planetary Science Journal، أفاد العلماء بوجود فائض من الأشعة فوق البنفسجية في الغلاف الجوي لكوكب زحل، ما يشير إلى تلوث الغلاف الجوي العلوي للكوكب وتسخينه من الخارج.

ويقول الفريق إن ذلك قد يكون بسبب تأثير النيازك الدقيقة، أو قصف جسيمات الرياح الشمسية، أو الأشعة فوق البنفسجية الشمسية، أو القوى الكهرومغناطيسية التي تلتقط الغبار المشحون كهربائيا، وجميعها يمكن سحبها نحو العملاق الغازي بسبب مجال الجاذبية الذي يسحب الجزيئات إلى الكوكب.

ويقول العلماء إن التفسير الأكثر جدوى للظاهرة المرصودة هو أن جزيئات الحلقة الجليدية تمطر على الغلاف الجوي لكوكب زحل وتسبب ارتفاع درجة الحرارة.

وقاس مسبار كاسيني التابع لوكالة ناسا سابقا مكونات الغلاف الجوي لزحل في عام 2017 أثناء "غرقه" في الغلاف الجوي للكوكب، وأكد أن العديد من الجسيمات تتساقط من الحلقات.

ويوضح المؤلف المشارك في الدراسة لطفي بن جفال: "كل شيء مدفوع بجسيمات الحلقات المتتالية في الغلاف الجوي عند خطوط عرض محددة. إنها تعدل الغلاف الجوي العلوي وتغير التكوين".

ويشتبه العلماء في أن العمليات التي تنطوي على اصطدام الجسيمات بغازات الغلاف الجوي تؤدي على الأرجح إلى تسخين الغلاف الجوي على ارتفاع معين.

وفي الدراسة، قام العلماء بتقييم ملاحظات الأشعة فوق البنفسجية (UV) من أربع بعثات فضائية درست زحل، بما في ذلك اثنين من مهمات "فوياجر" التابعة لناسا التي حلقت بالقرب من الكوكب في الثمانينيات.

وقال الدكتور بن جفال: "عندما تمت معايرة كل شيء، رأينا بوضوح أن الأطياف متسقة في جميع المهمات. لقد كانت حقا مفاجأة بالنسبة لي. لقد رسمت للتو بيانات توزيع الضوء المختلفة معا، ثم أدركت بشكل مدهش أنها نفسها".

واستنادا إلى بيانات الأشعة فوق البنفسجية التي تغطي أربعة عقود من الدورات الشمسية، يمكن لعلماء الفلك تحليل التأثيرات الموسمية للشمس على زحل.

وكشفت البيانات أنه لا يوجد فرق في مستوى الأشعة فوق البنفسجية، ما يشير إلى أن "المطر الجليدي" الثابت من حلقات زحل هو "أفضل تفسير" لارتفاع درجة حرارة الغلاف الجوي العلوي للكوكب.

وبمعنى أوضح، فإن الحرارة الناتجة عن جسيمات الحلقة الجليدية التي تقذف الغلاف الجوي لكوكب زحل هي السبب الأكثر ترجيحا. وبسبب جاذبية زحل، يتفكك هيكل الحلقة الجليدية، مع سقوط الحطام في الغلاف الجوي. ويتم إحداث التسخين عن طريق دخول الجسيمات الجليدية إلى الغلاف الجوي، ويمكن لأشعة الشمس فوق البنفسجية والجسيمات المشحونة كهربائيا المدفوعة بالقوى الكهرومغناطيسية وهجوم الرياح الشمسية والنيازك الدقيقة أن تلعب دورا في هذه العملية.

وأشار الدكتور بن جفال: "أحد أهداف هذه الدراسة هو معرفة كيف يمكننا تطبيقها على الكواكب التي تدور حول نجوم أخرى. ونسميها البحث عن "الحلقات الخارجية".