ما هي حلقات كوكب المشتري؟
عندما انطلقت المركبة الفضائية بايونير 10 نحو أقرب اقتراب لها من كوكب المشتري في عام 1974، اكتشفت انخفاضاً مفاجئاً في كثافة الجسيمات المشحونة على بعد حوالي 125000 كيلومتر (78000 ميل) من كوكب المشتري داخل مدار قمرها الأعمق (ميتيس)، أدى هذا إلى اقتراح أن قمراً أو حلقة من المواد قد تدور حول الكوكب على هذه المسافة، وتم التحقق من وجود حلقة في عام 1979 من قبل أول مركبة فوييجر عندما عبرت المستوى الاستوائي للكوكب.
وسجلت المركبة الفضائية الثانية صوراً إضافية بما في ذلك سلسلة تم التقاطها في ظل الكوكب تنظر للخلف إلى الحلقة باتجاه اتجاه شمس، كانت الخاتم (الحلقة) أكثر إشراقاً من هذا المنظور، من الواضح أن معظم جسيمات الحلقة تبعثر الضوء للأمام بشكل أفضل بكثير من الاتجاه المعاكس (نحو الأرض)، لذلك لم يكن مفاجئاً أن الملاحظات الأرضية فشلت في اكتشاف الحلقة قبل فوييجر، يشير التشتت الأمامي إلى أن معظم الجسيمات صغيرة جداً في نطاق حجم الميكرومتر، مثل حشرات الغبار التي تظهر في شعاع الشمس على الأرض أو الجسيمات الدقيقة على الزجاج الأمامي للسيارة، والتي تظهر نفس التأثير البصري.
تعرض الحلقة في كوكب المشتري بنية معقدة تم توضيحها من خلال الصور التي تم الحصول عليها باستخدام مركبة الفضاء جاليليو في 1996 إلى 1997، وهو يتألف من أربعة مكونات رئيسية وهي:
- حلقة جوسامير خارجية تتلاشى لتصبح غير مرئية خارج نصف القطر المداري للقمر الصناعي ثيبي (222،000 كم أي 138،000 ميل).
- حلقة جوسامر داخلية يحدها مدار أمالثيا (181،000 كم أي 112،000 ميل).
- الحلقة الرئيسية التي يبلغ سمكها حوالي 30 كم (20 ميل)،والتي تمتد إلى الداخل من مدارات (Adrastea) وميتيس (128000 كم) إلى حافة داخلية عند 123000 كم (76000 ميل).
- هالة من الجسيمات يبلغ سمكها 20000 كيلومتر (12000 ميل) تمتد من الحلقة الرئيسية إلى الداخل إلى 92000 كيلومتر (57000 ميل).
يتطلب وجود جسيمات بحجم ميكرومتر في الحلقة مصدر أساسي، كما أن ارتباط حدود الحلقة مع الأقمار الأربعة يجعل المصدر واضحاً، تتولد جسيمات الحلقة عن طريق التأثيرات على هذه الأقمار (وعلى أجسام أصغر داخل الحلقة الرئيسية) بواسطة النيازك الدقيقة وحطام المذنبات وربما المواد المنتجة بركانياً من آيو، بعض من أفضل الجسيمات مشحونة كهربائيا وتستجيب للحركة المتأرجحة للمجال المغناطيسي لجوفيان أثناء دوران الكوكب.
أصل نظام جوفيان لكوكب المشتري:
يعد شرح أصل كوكب المشتري وأقماره جزءاً من مشكلة شرح أصل النظام الشمسي، يفضل التفكير الحالي التطور التدريجي للشمس والكواكب من سحابة ضخمة من الغاز والغبار تحتوي على عدم استقرار الجاذبية الذي تسبب في انهيار السحابة، وفيما يلي يتم توضيح أسس فهم نظام جوفيان تاريخياً.
- التاريخ المبكر لكوكب المشتري: نظراً للنسبة الكبيرة من الهيدروجين على الكوكب وكتلته الضخمة، فقد كان من المعتاد افتراض أن كوكب المشتري تشكل عن طريق التكثيف من السديم الشمسي البدائي، تشير هذه الفرضية إلى أن جميع العناصر يجب أن تكون موجودة على المشتري بنفس النسب التي تحدث في الشمس، ومع ذلك فإن أحدث دليل يشير إلى أن النسب الأولية على كوكب المشتري تختلف عن القيم الشمسية.
تشير النماذج الحالية لأصل المشتري بدلاً من ذلك إلى أن نواة صلبة من حوالي 10 كتل أرضية تشكلت أولاً كنتيجة لتراكم الكواكب الجليدية، كان من الممكن أن يكون هذا اللب قد طور جواً خاصاً به حيث أطلقت الكواكب الصغيرة غازات أثناء التراكم، مع زيادة كتلة اللب أصبح قادراً على جذب الغازات من السديم الشمسي المحيط، وبالتالي تراكم غلاف الهيدروجين والهيليوم الضخم الذي يشكل الغلاف الجوي للمشتري وعباءة السوائل.
الغلاف المتراكم قد يختلط مع الغلاف الجوي المنبعث من القلب، وبالتالي فإن الإثراء الملحوظ حالياً لأكثر العناصر الثقيلة وفرة في هذا الغلاف مقارنة بالقيم الشمسية، يعكس تركيز هذه العناصر في القلب، أظهر مطياف الكتلة على مسبار جاليليو أن هذه العناصر الثقيلة يتم إثرائها بنفس العامل البالغ حوالي ثلاثة، لكي يشمل هذا الإثراء مواد متطايرة مثل الأرجون والنيتروجين الجزيئي، يجب أن تكون الكواكب الصغيرة الجليدية قد تكونت عند درجات حرارة 30 كلفن (−400 درجة فهرنهايت أو −240 درجة مئوية) أو أقل.
- التاريخ المبكر للأقمار الصناعية: يُعتقد أن الأقمار الداخلية الثمانية لكوكب المشتري قد نشأت بنفس الطريقة التي نشأت بها الكوكب نفسه، تماماً كما يُعتقد أن السديم الشمسي البدائي قد تحطم إلى كواكب متصاعدة والتي أصبحت كواكب ثم حدث تكثف مركزي وأصبح الشمس، أدى تراكم المواد في سحابة كوكبية أولية في مدار كوكب المشتري في النهاية إلى تكوين الكوكب وأقماره الداخلية، والتشبيه يذهب إلى أبعد من ذلك.
من الواضح أن درجة الحرارة المرتفعة لكوكب المشتري المتكونة منعت المواد المتطايرة من التكثيف على مسافات الأقمار الداخلية، ومن ثم فإن جانيميد وكاليستو (الأبعد من بين الأقمار الثمانية الداخلية) يمثلان الأجسام الخارجية الغنية بالتقلبات في هذا النظام.
