كشفت عمليات محاكاة جديدة أن كوكب المشتري يحتوي على أكسجين أكثر من الشمس

عندما تقوم بالشراء من خلال الروابط الموجودة في مقالاتنا، قد تحصل شركة Future وشركاؤها المشتركون على عمولة.

في أعماق سماء المشتري العاصفة، يكمن دليل حاسم حول كيفية تشكل جميع الكواكب في نظامنا الشمسي.

وفي دراسة جديدة، استخدم العلماء نماذج حاسوبية متقدمة للنظر في الأسفل كوكب المشتري قمم السحب الكثيفة الدوامة ومعالجة السؤال الذي ظل قائما لعقود من الزمن: ما هي كمية الأكسجين التي يحتوي عليها العملاق الغازي بالفعل؟ وتشير الدراسة إلى أن كوكب المشتري يحتوي على كمية من الأكسجين تزيد بمقدار مرة ونصف عما يحتويه كوكب المشتري الشمسمما يساعد في تفسير ليس فقط أصول العملاق الغازي، ولكن أيضًا التاريخ المبكر للنظام الشمسي.

“إنه يظهر حقًا كم لا يزال يتعين علينا أن نتعلمه عن الكواكب، حتى في كوكبنا النظام الشمسيوقال المؤلف الرئيسي للدراسة جيهيون يانغ، باحث ما بعد الدكتوراه في جامعة شيكاغو: بيان.

تظهر الملاحظات التي يعود تاريخها إلى أكثر من 360 عامًا أن سماء المشتري تهيمن عليها عواصف هائلة وطويلة الأمد، بما في ذلك العاصفة الشهيرة. بقعة حمراء كبيرة، وهو أكبر من الأرض. ومع ذلك، فإن قياس الغلاف الجوي العميق لكوكب المشتري بشكل مباشر أمر صعب للغاية. مركبة فضائية مثل ناسا مهمة جونو ويمكنه استكشاف جاذبية الكوكب ومجالاته المغناطيسية، في حين أخذت البعثات السابقة عينات فقط من الطبقات العليا من الغاز. لكن الأكسجين الموجود على كوكب المشتري محتجز في الغالب في الماء، الذي يتكثف عميقًا تحت السحب المرئية، بعيدًا عن متناول الأجهزة الموجودة في مدار حول العملاق الغازي.

للتغلب على هذه المشكلة، قام باحثون من جامعة شيكاغو ومختبر الدفع النفاث التابع لناسا بتطوير عمليات المحاكاة الأكثر تفصيلاً حتى الآن الجو الداخلي لكوكب المشتري. تجمع نماذجهم بين كيمياء الغلاف الجوي والديناميكا المائية، ولا يقتصر الأمر على تتبع الجزيئات الموجودة فحسب، بل أيضًا كيفية تحرك الغازات وجزيئات السحب عبر الكوكب بمرور الوقت.

وتبين أن هذا المزيج هو المفتاح. غالبًا ما عالجت الدراسات السابقة الكيمياء و حركة الغلاف الجوي بشكل منفصل، مما أدى إلى تقديرات مختلفة تمامًا لمحتوى الماء والأكسجين على كوكب المشتري. ومن خلال نمذجة كليهما معًا، يُظهر التحليل الجديد كيف يتفاعل بخار الماء والسحب والتفاعلات الكيميائية حيث تنتقل المواد ببطء من الطبقات العميقة والساخنة إلى ارتفاعات أعلى أكثر برودة، وفقًا للبيان.

تشير النتائج إلى أن كوكب المشتري يحتوي على أكسجين أكثر بحوالي 1.5 مرة من كوكب المشتري الشمس. يدعم هذا الاكتشاف نماذج التكوين التي نما فيها كوكب المشتري من خلال تراكم المواد الجليدية في وقت مبكر من تاريخ النظام الشمسي، ومن المحتمل أن يكون بالقرب من أو خارج الكوكب. ما يسمى بخط الثلجحيث كان الجليد المائي وفيرًا. إن التشكل بعيدًا عن دفء الشمس كان من شأنه أن يسمح لكوكب المشتري بدمج المزيد من المواد الغنية بالأكسجين المحبوسة في الماء المتجمد بشكل طبيعي أكثر من الشمس نفسها.

تشير عمليات المحاكاة أيضًا إلى أن الدوران العميق في الغلاف الجوي لكوكب المشتري أبطأ مما كان مفترضًا سابقًا، حيث تستغرق الغازات أسابيع – وليس ساعات – للتنقل بين الطبقات. يمكن لهذه الرؤية أن تعيد تشكيل فهم العلماء لكيفية تفاعل الحرارة والعواصف والكيمياء داخل الكوكب.

تحتفظ الكواكب بالبصمات الكيميائية للبيئات التي تشكلت فيها، مما يجعلها كبسولات زمنية تاريخ الكواكب. إن فهم الظروف التي تؤدي إلى ظهور أنواع مختلفة من الكواكب لا يوضح تطور النظام الشمسي فحسب، بل يساعد أيضًا في توجيه البحث عن الكواكب. عوالم صالحة للسكن أبعد من منطقتنا.

وكانت النتائج التي توصلوا إليها تم النشر في 8 يناير في مجلة علوم الكواكب.