علم محيطات الأرض تساعد في دراسة أعاصير المشتري

أظهرت دراسة جديدة أن العواصف العاتية والدوامات في المناطق القطبية لكوكب المشتري تتشابه مع حركة محيطات الأرض والغلاف الجوي، ومن ثم يمكن للقواسم الجيوفيزيائية المشتركة التي تمتد لمسافة 452 مليون ميل بين الكوكبين أن تساعد في تسهيل فهم أفضل لتلك الظواهر.
ففي دراسة نُشرت يوم 6 يونيو/حزيران الجاري في مجلة نيتشر فيزيكس، ربط الباحثون بين كوكبنا والعملاق الغازي في عام 2018 عندما لاحظوا تشابها مذهلا بين صور الأعاصير الضخمة لكوكب المشتري واضطرابات المحيط.
الرحلة بدأت بـ”جونو”
“جونو” هي أول مركبة فضائية تلتقط صورا لقطبي المشتري، وكانت الأقمار الصناعية السابقة تدور حول المنطقة الاستوائية للكوكب.
تدور المركبة الممولة من وكالة الفضاء الأميركية “ناسا” حول كوكب المشتري وأقماره البالغ عددها 79، وترسل صورا من أكبر كوكب في نظامنا الشمسي إلى الباحثين على الأرض. أعطت هذه الصور لعلماء المحيطات المواد الخام لدراسة الاضطرابات في قطبي المشتري والقوى الطبيعية التي تحرك الأعاصير الكبيرة.
تقول الباحثة الرئيسية في الدراسة “ليا سيغلمان”، وهي باحثة في علوم المحيطات بمعهد سكريبس لعلوم المحيطات في جامعة كاليفورنيا سان دييغو: يبدو أن الأعاصير في قطب المشتري تشترك في أوجه التشابه مع دوامات المحيط “التي درستُها خلال فترة عملي طالبة دكتوراه”.
وباستخدام مجموعة من هذه الصور التي أنتجتها “جونو”، قدمت الباحثة دليلا على فرضية قديمة مفادها أن الحمل الحراري الرطب -عندما يرتفع الهواء الأكثر سخونة والأقل كثافة- يدفع هذه الأعاصير، وكشفت الدراسة أن نوعا من الحمل الحراري المشابه لما نشاهده على الأرض يساعد في الحفاظ على عواصف المشتري التي يمكن أن يصل عرضها إلى آلاف الأميال وتستمر لسنوات.
وتوضح “سيغلمان” في حديث مع “الجزيرة نت” أنها لاحظت خلال الدراسة وجود ظاهرةٍ تشبه الخيوط الناعمة في الفراغات بين الدوامات الغازية، وكان لهذه الخيوط أيضا نظائر أرضية. وتضيف أنها عندما رأت “ثراء الاضطراب حول أعاصير المشتري بكل خيوطها ودواماتها الأصغر، ذكرني ذلك بالاضطراب الذي نراه في المحيط حول الدوامات، وهذا واضح بشكل خاص في صور الأقمار الصناعية عالية الدقة”.
الحمل الحراري الرطب -عندما يرتفع الهواء الأكثر سخونة والأقل كثافة- يدفع تكوّن الأعاصير على كوكب المشتري (ناسا)
خيوط المشتري وجبهات الأرض
وتُظهر الدراسة أن الخيوط الموجودة بين أعاصير المشتري تعمل بالتنسيق مع الحمل الحراري لتعزيز واستدامة العواصف العملاقة على الكوكب، وتعمل خيوط المشتري -على وجه التحديد- بطرق تشبه ما يسميه علماء المحيطات والأرصاد الجوية “الجبهات” على الأرض.
والجبهة هي الحد الفاصل بين الكتل الغازية أو السائلة ذات الكثافات المختلفة بسبب الاختلاف في الخصائص مثل درجة الحرارة.
وفي المحيط، يمكن أن تكون الجبهات أيضا نتيجة للاختلاف في الملوحة، مما يؤثر في كثافة مياه البحر إلى جانب درجة الحرارة.
والسمة الرئيسية للجبهات هي أن حوافها الأمامية تتميز بسرعات عمودية قوية يمكن أن تخلق رياحا أو تيارات بحرية، وفقا للبيان الصحفي المنشور على موقع “يوريك آلارت”.
وعلى كوكب المشتري، تتوافق الأجزاء الأكثر سخونة من الغلاف الجوي مع السحب الرقيقة، وتمثل الأجزاء الباردة غطاء سحابيا سميكا، مما يمنع المزيد من الحرارة المنبعثة من قلب المشتري شديد الحرارة، وفقا للدراسة.
ثم قام باحثو الدراسة بتتبع حركة السحب والخيوط عبر فترات زمنية لا تزيد عن 30 ثانية تفصل بين الصور لحساب سرعات الرياح الأفقية.
وبتطبيق أساليب دراسة علوم المحيطات والغلاف الجوي على كوكب المشتري، تمكن الباحثون من حساب سرعات الرياح العمودية التي تتوافق مع درجات الحرارة وسرعات الرياح الأفقية التي استنتجها الباحثون من الصور. وبمجرد أن قام الفريق بحساب سرعات الرياح العمودية، تمكنوا من رؤية أن خيوط المشتري تتصرف بالفعل مثل الجبهات على الأرض.
تقول سيغلمان: “بالنسبة للفيزيائي يُعتبر الهواء والماء كلاهما سوائل، لذا فإن تطبيق فيزياء المحيطات على كوكب المشتري ليس بعيد المنال كما يبدو. المشتري هو في الأساس محيط من الغاز”.
وتضيف: “استمرت هذه الأعاصير على قطبي المشتري منذ أن رُصدت أول مرة في عام 2016. هذه الخيوط الموجودة بين الدوامات الكبيرة صغيرة نسبيا ولكنها تمثل آلية مهمة لاستدامة الأعاصير. ومن المثير للدهشة أن الجبهات والحمل الحراري موجودان ومؤثران على الأرض والمشتري، مما يشير إلى أن هذه العمليات قد تكون موجودة أيضا على الأجسام السائلة المضطربة الأخرى في الكون”.