بیگ بنگ: مشتری بزرگترین سیاره منظومه شمسی است. نام این سیاره از پادشاه خدایان در اساطیر روم گرفته شده است. در اقدامی مشابه، یونانیان باستان هم نام زئوس، پادشاه تمام خدایان یونانی، را بر این سیاره گذاشتند.

به گزارش بیگ بنگ، سیاره مشتری باعث شد شیوه نگاه ما به جهان و خودمان در سال 1610 دچار تحولی عظیم شود؛ یعنی زمانیکه گالیله موفق به مشاهده چهار قمر در اطراف مشتری شد. این اقمار عبارتند از آیو، اروپا، گانیمد و کالیستو که امروز به آنها اقمار گالیله می‌گویند. این اولین‌بار بود که دیده می‌شد اجرام سماوی به دور یک جرم به غیر از زمین می‌چرخند. لذا نظریه کوپرنیک به شدت مورد پشتیبانی قرار گرفت که می‌گفت زمین مرکز عالم نیست.

خصوصیات فیزیکی

مشتری دو برابر بزرگتر از مجموع همه سیاره‌های دیگر است. اگر این سیاره 80 برابر بزرگ‌تر بود، به یک ستاره تبدیل می‌شد، نَه سیاره. مشتری با حجم عظیم خود می‌تواند بیش از 1300 زمین را در دل خود جای دهد. یعنی اگر مشتری به اندازه یک توپ بسکتبال بود، زمین به اندازه یک دانه انگور می‌بود. مشتری هسته متراکم با ترکیب نامعین دارد که لایه‌ای از هیدروژن فلزی مایع و غنی از هلیوم آن را احاطه کرده و تا 80 اِلی 90 درصد قطر سیاره کشیده شده است.

اتمسفر مشتری به اتمسفر خورشید شباهت زیادی دارد و عمدتا از هیدروژن و هلیوم تشکیل یافته است. نوارهای رنگارنگ تیره و روشنی که مشتری را احاطه کرده‌اند، توسط بادهای نیرومند شرق و غرب ایجاد شده‌اند که در اتمسفر بالایی سیاره با سرعتی بیش از 539 کیلومتر بر ساعت، جولان می‌دهند. ابرهای سفید در مناطق روشن از بلورهای آمونیاک منجمد تشکیل یافته، در حالیکه ابرهای تیره از سایر ترکیبات شیمیایی تشکیل یافته‌اند که در کمربندهای تیره به چشم می‌خورند. ابرهای آبی در عمیق ترین سطوحِ قابل مشاهده قرار دارند. توده‌های ابری با گذشت زمان دچار تغییر می‌شوند. احتمال دارد باران الماس در داخل اتمسفر، آسمان را بپوشاند.

خارق‌العاده‌ترین ساختاری که می‌توان در سیاره مشتری پیدا کرد، “لکه سرخ بزرگ” است؛ طوفان عظیمی که بیش از 300 سال در این سیاره جولان داده است. لکه سرخ بزرگ در وسیع‌ترین حالتِ خود تقریبا به اندازۀ زمین است و لبه آن در اطراف مرکز با سرعت تقریبا 430 تا 680 کیلومتر بر ساعت خلاف عقربه‌های ساعت گردش می‌کند. رنگ این طوفان از مقادیرِ ناچیز سولفور و فسفر در بلورهای آمونیاکِ ابرهای مشتری نشات می‌گیرد. البته مدتی است که این طوفان در حال کوچک شدن است.

میدان مغناطیسی غول‌پیکر مشتری، قدرتمندترین میدان مغنایسی در میان همه سیاره‌های منظومه‌شمسی است و تقریبا 20 هزار برابر قوی‌تر از میدان مغناطیسی زمین می‌باشد. این میدان قادر است ذرات باردار را در کمربندی از الکترون‌ها و سایر ذرات بارداری که بطور معمول به اقمار و حلقه‌های مشتری برخورد می‌کنند، به دام بیندازد. تابش این ذرات برای انسان بیش از هزار برابر مرگبارتر است و می‌تواند به فضاپیماهایی که به شدت محافظت شده‌اند، آسیب برساند؛ مثل کاوشگر گالیله ناسا. مگنتوسفر مشتری تقریبا 1 میلیون تا 3 میلیون کیلومتر به سمت خورشید امتداد پیدا می‌کند.

مدار و چرخش

مشتری سریع‌تر از هر سیاره دیگری می‌چرخد و به کمتر از 10 ساعت زمان نیاز دارد تا یک دور کامل به محورش بچرخد؛ در حالیکه زمین برای این کار به 24 ساعت نیاز دارد. این چرخش ِ سریع باعث می‌شود، مشتری در استوا برآمدگی داشته و در قطبین مسطح گردد. امواج رادیوییِ منتشر شده توسط مشتری آنقدر قوی است که امکان شناسایی آنها در زمین وجود دارد. این امواج به دو شکل دیده می‌شوند؛ انفجارهای قدرتمندی که وقتی اتفاق می‌افتند که آیو (نزدیک‌ترین قمر به مشتری) از میان مناطق معینی از میدان مغناطیسی مشتری عبور کند؛ و تابش پیوسته از سطح مشتری و ذرات پرانرژی در کمربندهای تابشی آن.

میانگین فاصله مشتری از خورشید: 778412020 کیلومتر

نزدیکترین فاصله مشتری به خورشید: 740742600 کیلومتر

دورترین فاصله مشتری به خورشید: 816081400 کیلومتر

قمرهای مشتری

مشتری با چهار قمر بزرگ و قمرهای کوچک فراوانی که به دورش می‌چرخند، برای خودش نوعی منظومه‌شمسی کوچکی ساخته است. طبق بررسی‎های جدید مشتری 92 قمر دارد که نام‌هایشان از خدایان روم برگرفته شده است. گالیله، چهار قمر بزرگ این سیاره (آیو، اروپا، گانیمد و کالیستو) را کشف کرد.

“گانیمد” بزرگترین قمر در منظومه‌شمسیِ ماست و بزرگتر از عطارد و پلوتو است. گانیمد تنها قمری می‌باشد که میدان مغناطیسیِ خاص خود را دارد. این قمر دستکم یک اقیانوس در بین لایه‌های یخی خود دارد، اگرچه شاید حاوی لایه‌های یخ و آب باشد که روی هم انباشته شده‌اند. گانیمد هدف اصلی فضاپیمای جویس «کاوشگر قمرهای یخی مشتری» خواهد بود که در سال 2023 به فضا پرتاب شد و در سال 2030 به سامانه مشتری برسد.

“آیو” بیشترین فعالیت آتشفشانی را در میان اجرام منظومه‌شمسی دارد. سولفورِ منتشر شده از سطح آن باعث می‌شود آیو یک ظاهر زرد و نارنجی به خود بگیرد که تا حدودی به پیتزا پپرونی شباهت دارد. با گردش آیو به دور مشتری، جاذبه عظیم این سیاره باعث ایجاد جزر و مد در سطح جامد آیو می‌شود که تا ارتفاع 100 متری به بالا رفته و گرمای کافی را برای فعالیت آتشفشانی فراهم می‌کند.

پوسته منجمد “اروپا” عمدتا از یخ آبی تشکیل یافته و شاید اقیانوس مایعی را هم پنهان کرده باشد که میزان آب آن دو برابر آبی باشد که زمین دارد. بخشی از این مایع در قالب آبفشان‌های پراکنده‌ای که به تازگی مشاهده شده، از سطح آن به بیرون درز می‌کند. این آبفشان‌ها در قطب جنوب قمر اروپا واقع شده‌اند. فضاپیمای «کلیپر اروپا» متعلق به سازمان فضایی ناسا، قرار است در سال 2024 پرتاب شود و هدف آن کاوشِ این قمر یخی است. مهندسان ناسا در حال طراحی این فضاپیما هستند. این فضاپیما 40 تا 45 بار به دور قمر اروپا خواهد چرخید تا امکان سکونت در آن را مورد کاوش و ارزیابی قرار بدهد.

“کالیستو” چهارمین و دورترین قمر گالیله ای است. کالیستو پایین‌ترین بازتاب دهندگی را در میان چهار قمرِ بزرگ مشتری دارد. یعنی سطح آن شاید از سنگ بی رنگ و تیره تشکیل شده باشد. این قمر از مقدار تقریبا برابری سنگ و یخ تشکیل شده، کم جزو چگال‌ترین قمرهای گالیله‌ای بوده و تحقیقات نشان می‌دهد احتمالا اقیانوس داخلی با عمقی بیش از ۱۰۰ کیلومتر در زیر سطحش قرار دارد.

حلقه‌های مشتری

سه حلقه مشتری زمانی موجب شگفتی محققان شد که فضاپیمای ویجر 1 ناسا آنها را در اطراف استوای این غول گازی در سال 1979 کشف کرد. هر یک از این حلقه‌ها کم فروغ‌تر از حلقه‌های زحل هستند. حلقه اصلی هم مسطح میباشد که 30 کیلومتر ضخامت و بیش از 6400 کیلومتر گستردگی دارد. حلقه درونی ابرمانند که هاله نامیده شده، ضخامتی معادل 20 هزار کیلومتر دارد.  این هاله در اثر نیروهای الکترومغناطیسی به وجود آمده که دانه‌ها را از صفحه حلقه اصلی به جای دیگر هدایت می‌کند.

این ساختار از حلقه اصلی تا بالای ابرهای سیاره امتداد یافته است. حلقه اصلی و هاله (هر دو) از ذرات گردوغبار تیره و کوچکی تشکیل یافته اند. حلقه سوم از بقایای میکروسکوپی سه قمر مشتری (آمالتیا، تِب و آدراستیا) تشکیل شده است. این حلقه متشکل از ذرات گردوغباری میباشد که قطرشان کمتر از 10 میکرون است (یعنی تقریبا به اندازه ذراتی که در دود سیگار است). این حلقه تا لبه خارجی، یعنی از مرکز سیاره تا حدود 30 هزار کیلومتر امتداد یافته است.

تحقیق و کاوش

هفت فضاپیما تاکنون به مقصد مشتری پرواز کرده است که عبارتند از پیونیر 10، پیونیر 11، ویجر 1، ویجر 2، اولیسِس، کاسینی و افق های نو. دو عملیات به نام «گالیله و جونو» به دور این سیاره حرکت کرده اند. دو عملیات آتی هم قرار است به مطالعه قمرهای مشتری بپردازد و این عملیات کلیپر اروپا و جویس نام دارند. قرار است پرتاب این فضاپیماها در دهه 2020 میلادی انجام شود و مهندسان ناسا در تلاش هستند تا شرایط لازم را برای تحقق این هدف فراهم آورند. بررسی اقمار گانیمد، کالیستو و اروپا در دستور کار ناسا میباشد.

فضاپیمای «پایونیر 10» نشان داد که کمربند تابش مشتری چقدر خطرناک است، در حالیکه فضاپیمای «پایونیر 11» داده‌هایی دربارۀ لکه سرخ بزرگ و تصاویر نزدیکی از مناطق قطبی مشتری تهیه کرد. فضاپیماهای ویجر 1 و 2 به اخترشناسان کمک کردند تا نخستین نقشه جامع از چهار قمر بزرگ مشتری تهیه شود، حلقه‌های مشتری مورد شناسایی قرار بگیرد و آتشفشان‌های سولفور در آیو کشف شوند. فضاپیمای «اولیس» به ما نشان داد که بادهای خورشیدی تاثیر بسیار چشمگیری بر مگنتوسفر مشتری دارند؛ حتی بیشتر از آن چیزی که ما تصورش را می‌کردیم. فضاپیمای «افق‌های نو» تصاویر نزدیکی از مشتری و بزرگترین قمرهای آن گرفت.

در سال 1995، فضاپیمای گالیله کاوشگری را به سمت مشتری ارسال کرد و توانست اتمسفر این سیاره را برای نخستین‌بار بطور مستقیم اندازه بگیرد. همچنین مقدار آب و سایر مواد شیمیایی هم در آنجا اندازه‌گیری شد. وقتی فضاپیمای گالیله با کمبود سوخت مواجه شد، عمدا به مشتری اصابت کرد تا مبادا به قمر اروپا برخورد کرده و آن را آلوده کند. زیرا احتمال دارد اروپا اقیانوسی در زیر سطح خود داشته باشد که می‌تواند از حیات پشتیبانی کند. فضاپیمای جونو در حال حاضر تنها عملیاتی است که برای سیاره مشتری در نظر گرفته شده و مشغول گردآوری داده است. جونو با مطالعه دقیق این سیاره می‌خواهد از چگونگی شکل‌گیری آن و بقیه اجرام منظومه‌شمسی سر در بیاورد. این کار میتواند بینش محققان را دربارۀ چگونگی شکل‌گیری و توسعه سامانه‌های سیاره‌ای بیگانه بهبود ببخشد. از جمله اکتشافات کلیدی جونو این بوده که هسته مشتری شاید بزرگتر از آن چیزی باشد که دانشمندان تصور می‌کردند.

نقش مشتری در شکل‌دهی به منظومه شمسی ما

مشتری پس از خورشید، عظیم ترین جرم در منظومه‌شمسی به شمار می‌آید و کشش جاذبه مشتری نقش بی بدیلی در شکل‌دهی به سرنوشت منظومه‌شمسیِ ما داشته است. به احتمال زیاد، جاذبه مشتری نقش موثری در هدایت نپتون و اورانوس به بخش‌های دور دارد. مشتری به همراه زحل، احتمالا توده ای از مواد را به سمت سیاره‌های درونی در ابتدای تاریخچه منظومه‌شمسی هدایت کرده‌اند، اگرچه دانشمندان همچنان در مورد نقش هر یک از این سیاره‌ها در هدایت سیارک‌ها به درون منظومه اختلاف نظر دارند. مشتری از بمباران زمین توسط سیارک‌ها جلوگیری می‌کند و رویدادهای اخیر نشان داده که مشتری می‌تواند قسمت اعظمی از برخوردهای سیارکی را به درون خود بکشد. در حال حاضر، میدان گرانشی مشتری بر سیارک‌های گوناگونی تاثیر می‌گذارد.

آیا امکان حیات در مشتری وجود دارد؟

اتمسفر مشتری در حال گرمتر شدن است و در ارتفاعی که فشار اتمسفری تقریبا 10 برابر بیشتر از زمین است، دما به 21 درجه سانتی گراد می‌رسد. دانشمندان گمان می‌کنند اگر مشتری دارای هر نوع حیات یا موجود زنده‌ای باشد، باید در این سطح باشد. با این حال، تاکنون دانشمندان هیچ شواهدی از حیات در مشتری پیدا نکرده‌اند.

ترجمه: منصور نقی‌لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: space.com