علينا أن نغير الكتب المدرسية: كوكب المشتري أصغر وأكثر استواءً مما كنا نظن

القياسات الجديدة من المركبة جونو تجبرنا على مراجعة القياسات الكلاسيكية من مجسات فوييجر وبايونيير: كوكب المشتري أصغر مما كان يعتقد سابقًا

ويُطلق على كوكبي المشتري وزحل اسم “العمالقة الغازية” في النظام الشمسي، لأنهما مكونان من الغاز، ولأن حجمهما هائل مقارنة بالأرض. لكن قياس الحجم الفعلي لكوكب بدون سطح صلب ليس بالأمر التافه. يدور كوكب المشتري بسرعة كبيرة، وغلافه الجوي في حركة مستمرة، وهو ما يظهر في أشرطةه الشهيرة وينتفخ شكله عند خط الاستواء بسبب الدوران.

منذ أواخر سبعينيات القرن العشرين، كانت أرقام الكتب المدرسية تأتي من الاحتجابات اللاسلكية من بعثتي فوييجر وبايونيير، بهوامش تصل إلى عدة كيلومترات ودون أخذ تأثير الرياح في الاعتبار بشكل كامل. الآن هناك مجموعة من الملاحظات الأكثر دقة تجبرنا على تحديث هذه القيم.

يعتمد العمل الجديد على بيانات راديوية من مركبة ناسا المدارية، وتحديدًا من مسبارها جونو. في عدة تمريرات، وضعت المركبة الفضائية نفسها “خلف” كوكب المشتري بالنسبة إلى الأرض وأرسلت إشارات مرت عبر الطبقات العليا من الغلاف الجوي لجوفيان. تنحني هذه الإشارات وتتأخر تبعًا لكثافة الغاز ودرجة حرارته، وهي تجربة تسمى الاحتجاب الراديوي. وبهذه المعلومات، أعاد الفريق بناء هندسة الكوكب بقدر كبير من التفصيل.

رسم توضيحي لكوكب المشتري يُظهر التناقض بين ملاحظات جونو وتلك الخاصة بمسباري فوييجر وبايونيير. (حقوق الصورة: معهد وايزمان للعلوم)

كوكب المشتري أصغر حجمًا وأكثر سحقًا

والنتيجة هي كوكب المشتري أصغر قليلاً وأكثر “سحقًا” مما هو عليه في الكتالوجات التقليدية. ويبلغ نصف القطر الاستوائي الآن 71488 كيلومترًا ونصف القطر القطبي 66842 كيلومترًا، وكلاهما أصغر قليلاً من القيمتين السابقتين، مع انخفاض قدره 4 كيلومترات و12 كيلومترًا على التوالي في ذلك السطح المرجعي. المتوسط ​​هو 69886 كم. تقلل هذه الأرقام من عدم اليقين السابق بمقدار أمر من حيث الحجم، وتتضمن أخيرًا تأثير الرياح المناطقية، التي تشوه الشكل فيما يتعلق بالحالة المثالية بدون رياح.

كان شكل المشتري دائمًا مفلطحًا، وأوسع عند خط الاستواء منه بين القطبين. ومع القياسات الجديدة، لا يزال الفارق حوالي 7%، وهو أعلى بكثير من 0.33% على الأرض، التي تدور بشكل أبطأ وهي صخرية. يوضح المؤلفون أن الأمر لا يعني أن الكوكب قد تقلص، ولكننا قمنا بقياسه بشكل أفضل. تسمح هذه الدقة بمطابقة النماذج الداخلية بشكل أفضل مع ما يتم ملاحظته في الجاذبية والغلاف الجوي، وهو أمر أساسي لفهم كيفية تنظيم المادة داخل عملاق غازي. كما أنها تحد من العمق الذي تخترقه الرياح التي نراها في السحب، وهي بيانات مطلوبة منذ عقود.

يوضح المؤلفون أن الأمر لا يعني أن الكوكب قد تقلص، ولكننا قمنا بقياسه بشكل أفضل

تم نشر المقال، الذي وقعه إيلي جالانتي وماريا سميرنوفا ويوهاي كاسبي، من معهد وايزمان للعلوم، في مجلة Nature Astronomy. قام الفريق بتحليل أكثر من عشرين حالة احتجاب راديوي لجونو وقام بتركيب سطح متساوي الجهد متوافق مع مجال الجاذبية، والذي نعرفه جيدًا اليوم بفضل نفس المهمة. وهكذا، فقد توصلوا إلى إطار هندسي أكثر دقة لوضع القياسات التي تعتمد على الضغط، مثل درجات الحرارة أو التركيب على ارتفاعات مختلفة.

وقال كاسبي، المؤلف المشارك للدراسة: “سيتعين تحديث الكتب المدرسية”. “حجم كوكب المشتري لم يتغير بالطبع، لكن طريقة قياسه تغيرت.” التغيير لا يُطيح بأكبر كوكب في المجموعة الشمسية من عرشه، لكنه يصحح سنتيمترات التاج. قد تبدو تعديلات 8 كيلومترات عند خط الاستواء و24 كيلومترا بين القطبين ضئيلة مقارنة بعالم قادر على استضافة ألف كوكب أرضي، لكنها تحدث فرقا عند مقارنة النماذج الدقيقة للداخل أو استقراءها بالعمالقة التي تدور حول نجوم أخرى.

يتحدث التاريخ أيضًا عن فائدة المهام طويلة المدى. لقد أطالت جونو، التي كان من المقرر أن تحلق حول كوكب المشتري بضع عشرات من المرات، عمرها وغيرت هندستها المدارية، وفتحت زوايا جديدة للاحتجابات الراديوية. وبفضل هذا، والأجهزة المستقرة للغاية، تمكن الباحثون من تحويل الاختلافات الصغيرة في إشارة الراديو إلى خريطة للدقة الجراحية. في علم الكواكب، في بعض الأحيان تكون بضعة كيلومترات فقط كافية لتتناسب القطع معًا.

مرجع

حجم وشكل كوكب المشتري