آریا جوان - برای سالها، دادههای رصدی نشان میدادند که زحل رفتاری غیرعادی دارد؛ گویی سرعت چرخش این سیاره غولپیکر در طول زمان تغییر میکند و گاهی تندتر یا کندتر میشود، بدون آنکه دلیل مشخصی برای این نوسان وجود داشته باشد. این موضوع یکی از معماهای حلنشده در مطالعات سیارات منظومه شمسی به شمار میرفت.
وبگاه آرتی عربی نوشت: اکنون پژوهشی تازه از دانشگاه نورثمبریا با استفاده از دادههای تلسکوپ فضایی جیمز وب، توضیحی دقیق برای این پدیده ارائه کرده است. این تحقیق که در نشریه «ژورنال پژوهشهای ژئوفیزیکی: فیزیک فضا» منتشر شده، نشان میدهد منشأ این برداشت نادرست، شفقهای قطبی زحل است.
بر اساس این یافتهها، شفقهای قطبی در زحل تنها پدیدهای نوری نیستند، بلکه سامانهای پیچیده از گرمایش، بادهای شدید و جریانهای الکتریکی را در لایههای بالایی جو این سیاره ایجاد میکنند. این فرآیندها باعث میشوند سیگنالهایی که برای سنجش سرعت چرخش زحل استفاده میشوند، دچار تغییر ظاهری شوند و در نتیجه، سرعت چرخش این سیاره متفاوت از واقعیت اندازهگیری شود.
ریشه این مسئله به دادههای مأموریت «کاسینی» در سال ۲۰۰۴ بازمیگردد؛ زمانی که برای نخستینبار نشانههایی از تغییر تدریجی در سرعت چرخش زحل گزارش شد. این نتیجه با تردیدهای جدی مواجه شد، زیرا تغییر سرعت چرخش یک سیاره در بازههای زمانی کوتاه از نظر علمی بسیار بعید تلقی میشود.
در ادامه، پژوهشی در سال ۲۰۲۱ به سرپرستی توم استالارد از دانشگاه نورثمبریا نشان داد که خود چرخش زحل تغییر نکرده است، بلکه بادهای شدید در لایههای بالایی جو با ایجاد جریانهای الکتریکی، باعث اختلال در سیگنالهای مرتبط با شفق قطبی شده و در نتیجه، دادههای نادرستی تولید کردهاند. با این حال، منشأ این بادهای قدرتمند همچنان نامشخص باقی مانده بود.
اکنون با استفاده از رصدهای دقیق تلسکوپ جیمز وب، این حلقه گمشده نیز روشن شده است. پژوهشگران با پایش پیوسته منطقه شفق شمالی زحل در یک دوره کامل شبانهروز زحلی، توانستند جزئیاتی بیسابقه از تغییرات دما و ذرات باردار در این ناحیه به دست آورند.
در این بررسیها از تابش فروسرخ گازی به نام «یون هیدروژن سهتایی» استفاده شد؛ گازی که به عنوان شاخص دقیق دمای لایههای بالایی جو عمل میکند. دادههای بهدستآمده امکان ترسیم نقشهای بسیار دقیق از ساختار حرارتی و چگالی ذرات در مناطق شفقی را فراهم کرد.
نتایج نشان داد دقت اندازهگیریهای جدید بهمراتب بالاتر از روشهای قبلی است و خطاهای حدود ۵۰ درجهای پیشین تا حد زیادی برطرف شدهاند. این موضوع باعث شد ساختارهای حرارتی ظریف در جو زحل برای نخستینبار با وضوح بالا مشاهده شوند.
همچنین مشخص شد که الگوهای ثبتشده کاملاً با مدلهای رایانهای پیشبینیشده در سالهای گذشته همخوانی دارند، بهویژه در مناطقی که شدیدترین برخورد ذرات شفقی با جو رخ میدهد.
بر اساس جمعبندی این پژوهش، شفق قطبی زحل یک چرخه خودتقویتکننده ایجاد میکند: انرژی ذرات باردار موجب گرم شدن بخشهایی از جو میشود، این گرمایش بادهای قدرتمند ایجاد میکند، بادها جریانهای الکتریکی را تقویت میکنند و این جریانها نیز شدت شفق قطبی را افزایش میدهند. این چرخه پیوسته، هم ساختار جوی زحل را شکل میدهد و هم دلیل خطای ظاهری در اندازهگیری سرعت چرخش آن را توضیح میدهد.
این کشف علاوه بر حل یکی از معماهای قدیمی درباره زحل، میتواند درک دانشمندان از جو و میدانهای مغناطیسی سایر سیارات را نیز بهطور قابل توجهی گسترش دهد.