سفر به مشتری: پادشاه منظومه‌ شمسی

سیاره‌ی ژوپیتر یا مشتری از دوران باستان شناخته‌ شده است. این سیاره در آسمان شب با چشم غیرمسلح و گاهی هم هنگام روز (زمانی که نور خورشید کم است) قابل رویت است. رومی‌ها این سیاره را با الهام از یکی از خدایان اسطوره‌ی روم، ژوپیتر (که به خدای عشق هم معروف است) نام‌گذاری کردند.

مشتری یا ژوپیتر پنجمین و بزرگ‌ترین سیاره‌ی منظومه‌ی شمسی است. این سیاره به همراه زحل از غول‌های گازی هستند دو سیاره‌ی دیگر اورانوس و نپتون در دسته‌ی غول‌های یخی منظومه‌ی شمسی قرار می‌گیرند. مشتری ترکیبی از هیدروژن و هلیوم است. به‌دلیل سرعت بالای چرخش، شکل آن کاملا کروی نیست.

جو خارجی این سیاره به چند نوار با عرض‌های جغرافیایی متفاوت تقسیم شده است، در نقاط برخورد این نوارهای جوی، طوفان‌ها و جریان‌های گردابی به‌وجود می‌آیند. یکی از نقاط اشتراک این نوارها لکه‌ی سرخ بزرگ معروف است؛ طوفان عظیمی که برای اولین بار در قرن هفدهم با تلسکوپ رصد شد.

سیاره‌ی مشتری دارای یک حلقه‌ی کمرنگ و یک مگنتوسفر قوی است. تا کنون ۷۹ قمر برای مشتری کشف شده‌اند، معروف‌ترین قمرهای این سیاره یک مجموعه‌ی چهارتایی معروف به قمرهای گالیله است که در سال ۱۶۱۰ توسط دانشمند ایتالیایی گالیلئو گالیله کشف شدند. گانیمه بزرگ‌ترین قمر مشتری و بزرگ‌ترین قمر در کل منظومه‌ی شمسی است.

نمایی از مشتری

فضاپیماهای رباتیک پژوهش‌های زیادی روی مشتری انجام داده‌اند. از معروف‌ترین مأموریت‌های مشتری می‌توان به مأموریت‌های وویجر و پایونیر و سپس مدارپیمای گالیله اشاره کرد. در اواخر فوریه‌ی ۲۰۰۷ کاوشگر نیوهورایزونز به بازدید از مشتری پرداخت و از جاذبه‌ی این سیاره برای افزایش سرعت و قرار گرفتن در مسیر پلوتو استفاده کرد. آخرین مأموریت به‌سمت مشتری توسط کاوشگر جونو انجام شد که در ۴ جولای ۲۰۱۶ در مدار این سیاره قرار گرفت.

شکل‌گیری و انتقال

مشتری که ۲.۵ برابر سنگین‌تر از بقیه‌ی سیاره‌های منظومه‌ی شمسی است نقش مهمی در شکل‌گیری و تکامل همسایه‌های خود داشته است. بر اساس نظریه‌های جدید درمورد اوایل حیات منظومه‌ی شمسی، مشتری احتمالا یک ماده‌ی به شدت چرخان بوده است. احتمالا رقص پیچیده‌ی پادشاه سیاره‌ها تأثیر مستقیم بر شکل‌گیری مریخ داشته و نقش مهمی در بمباران شهابی سیاره‌های سنگی ایفا کرده است.

تقریبا ۴.۶ میلیارد سال پیش، منظومه‌ی شمسی ابری از گاز و غبار یا سحابی خورشیدی بود. جاذبه این ماده را دچار فروپاشی کرد و این ماده شروع به چرخیدن کرد و خورشید در مرکز آن به‌وجود آمد.با شکل‌گیری، بقیه‌ی مواد متراکم شدند. ذرات کوچک با نیروی جاذبه به یکدیگر نزدیک شدند و به ذرات بزرگ‌تر تبدیل شدند.

بادهای خورشیدی عناصر سبک‌تر مثل هیدروژن و هلیوم را دور کردند و مواد سنگی و سنگین در نزدیکی خورشید دنیاهای سنگی کوچک‌تری مثل زمین را ساختند. اما از آنجاکه بادهای خورشیدی تأثیر کمتری روی عناصر سبک‌تر داشتند این عناصر برای تشکیل غول‌های گازی به یکدیگر پیوستند. به این صورت شهاب‌سنگ‌ها، ستاره‌های دنباله‌دار، سیاره‌ها و قمرها تشکیل شدند.

مدل تجمع هسته

بر اساس مدل تجمع هسته (core accretion) در ابتدا هسته‌های سنگی سیاره‌ها شکل گرفتند، سپس عناصر سبک‌تر ، گوشته و پوسته‌ی سیاره‌ها را تشکیل دادند. در دنیاهای سنگی، عناصر سبک‌تر دیگر جو را تشکیل دادند.بررسی سیاره‌های خارجی (خارج از منظومه‌ی شمسی) نظریه‌ی تجمع هسته را به‌عنوان فرآیند شکل‌گیری غالب تأیید می‌کند.

تجمع هسته

ستاره‌هایی که فلز بیشتری در هسته‌ی خود دارند (اصطلاحی که ستاره‌شناسان برای عناصری غیر از هیدروژن و هلیوم به کار می‌روند) نسبت به ستاره‌هایی که فقط از فلز ساخته شده‌اند، سیاره‌های بزرگ‌تری در منظومه‌ی خود دارند. به نقل از ناسا، بر اساس نظریه‌ی تجمع هسته دنیاهای کوچک سنگی رایج‌تر از غول‌های گازی در سال ۲۰۰۵ با هسته‌ی سنگینی که به دور یک ستاره‌ی شبه خورشید HD 149026 می‌چرخید یکی از شواهد اثبات نظریه‌ی تجمع هسته است.

به نقل از تیم CHEOPS در سناریوی تجمع هسته‌ی، سنگینی هسته‌ی یک سیاره باید به اندازه‌ای باشد که بتواند گاز را در اطراف خود حفظ کند. میزان سنگینی و جرم هسته به متغیرهای فیزیکی زیادی وابسته است و مهم‌ترین آن، نسبت تجمع ذرات سیاره‌ای است.

مدل ناپایداری دیسک

فرآیند تجمع هسته برای غول‌های گازی مثل مشتری نیاز به زمان زیادی دارد. ابر ماده‌ی دور خورشید تنها مدت کوتاهی دوام می‌آورد؛ یا به سیاره تبدیل می‌شود یا کاملا ناپدید می‌شود. سیاره‌های غول‌آسا خیلی سریع و تنها در چند میلیون سال شکل گرفتند. در نتیجه بر اساس یک محدوده‌ی مشخص زمانی حلقه‌ی گازی دور خورشید تنها ۴ تا ۵ میلیون سال دوام آورده است.

بر اساس نظریه‌ی ناپایداری دیسک مشتری پس از خورشید از توده‌های گاز و غبار تشکیل شده است. درک چگونگی شکل‌گیری مشتری به عنوان اولین سیاره‌ی منظومه‌ی شمسی می‌تواند به درک شکل‌گیری کل سیاره‌های منظومه‌ی شمسی از جمله زمین کمک کند.

بر اساس یک نظریه‌ی نسبتا جدید به نام ناپایداری دیسک، توده‌های گاز و غبار در اوایل حیات منظومه‌ی شمسی به یکدیگر پیوستند. به‌مرور زمان این توده‌ها به سیاره‌های بزرگ‌تر تبدیل شدند. سرعت شکل‌گیری این سیاره‌ها بر اساس این نظریه سریع‌تر از نظریه‌ی تجمع هسته است و حتی گاهی به چندهزار سال هم می‌رسد.

برخوردهای مداوم در مشتری (درست مانند سیارات دیگر) دمای این سیاره را بالا برد. مواد متراکم به‌سمت مرکز سوق پیدا کردند و هسته را تشکیل دادند. بعضی دانشمندان معتقدند هسته‌ی این سیاره می‌تواند گوی داغی از مایعات باشد؛ درحالی‌که بر اساس پژوهش‌های دیگر، هسته‌ی مشتری یک سنگ جامد با اندازه‌ی ۱۴ الی ۱۸ برابر زمین است.

تجمع سنگریزه

بزرگ‌ترین چالش نظریه‌ی تجمع هسته، زمان آن است. بر اساس یک پژوهش دیگر، اجرام کوچک در اندازه‌ی سنگریزه برای تشکیل سیاره‌های بزرگ با سرعتی ۱۰۰۰ برابر بیشتر از مدل‌های قبلی به یکدیگر پیوستند. در سال ۲۰۱۲ دو پژوهشگر به نام میشل لمبرچت و آندرس یوهانسن از دانشگاه لاند سوئد نظریه‌ی ذرات کوچک را ارائه کردند. بر اساس بررسی آن‌ها سنگریزه‌های باقی‌مانده از فرآیندهای شکل‌گیری (که قبلا بی‌اهمیت تلقی می‌شدند) می‌توانند کلید مسأله‌ی شکل‌گیری سیاره‌ها را در خود داشته باشند.

سیاره‌های رقصان

در ابتدا دانشمندان تصور می‌کردند سیاره‌ها حول موقعیت کنونی خود شکل گرفته‌اند. پژوهش روی سیاره‌های خارجی نشان داد که بعضی سیاره‌ها تا اندازه‌ای از موقعیت شکل‌گیری خود جابه‌جا شده‌اند.

مشتری از زمان شکل‌گیری در دو مرحله جابه‌جا شده است

در سال ۲۰۱۱ دانشمندان از مدل تغییر بزرگ (Grand Tack) رونمایی کردند. بر اساس این نظریه مشتری پس از تشکیل یک مهاجرت دو مرحله‌ای داشته است. مشتری دقیقا در فاصله‌ی ۳.۵ واحد نجومی از خورشید تشکیل شده است و پس از انتقال دو مرحله‌ای در موقعیت فعلی ۵.۲ واحد نجومی قرار گرفته است.

تصور می‌رود مشتری در طول این نقل و انتقالات بسیاری از اجرام از جمله بعضی سیاره‌های نسل اول منظومه‌ی شمسی را از بین برده است. بر اساس یک بررسی دیگر بدون مشتری، احتمالا زمینی هم وجود نداشت و مشتری با نابود کردن دنیاهای کوچک‌تر راه را برای زمین هموارتر کرده است.

خصوصیات فیزیکی

بخش زیادی از مشتری را مواد سیال و گازی تشکیل می‌دهند. مشتری بزرگ‌ترین غول گازی منظومه‌ی شمسی است. قطر آن به ۱۴۲٬۹۸۴ کیلومتر می‌رسد. میانگین چگالی آن ۱۳۲۶ گرم بر سانتی‌متر مکعب است و از این نظر دومین رتبه را در میان غول‌های گازی دارد.

ترکیب

بخش زیادی از مشتری از مواد گازی و مایع تشکیل شده است و مواد متراکم‌تر در لایه‌ی زیرین قرار دارند. ۸۸ تا ۹۲ درصد جو فوقانی این سیاره از هیدروژن و ۸ تا ۱۲ درصد آن از هلیوم تشکیل شده است. به‌طورکلی ۷۵ درصد جرم این سیاره را هیدروژن، ۲۴ درصد آن را هلیوم و یک درصد باقی‌مانده را هم عناصر دیگر تشکیل می‌دهند.

مشتری در مقابل زمین

مشتری در مقابل زمین

جو مشتری شامل مقادیر متان، آب، بخار، آمونیاک و ترکیب‌های سیلیکونی است. ردپاهایی از کربن، اتان، هیدروژن سولفید، نئون، اکسیژن، فسفین و سولفور هم در آن دیده می‌شود. خارجی‌ترین لایه‌ی جو از کریستال‌های منجمد آمونیاک تشکیل شده است. تراکم مواد در لایه‌های داخلی بیشتر است.

با استفاده از اندازه‌گیری‌های فرابنفش و فروسرخ، مقادیری بنزن و هیدروکربن هم در این سیاره کشف شده است. بر اساس نتایج طیف‌سنجی، ترکیب مشتری تقریبا مشابه ترکیب زحل است، اما دو غول گازی دیگر یعنی اورانوس و نپتون نسبت به مشتری هیدروژن و هلیوم کمتر و یخ بیشتری دارند و ازاین‌رو غول‌های یخی هم نامیده می‌شوند.

اندازه‌ی مشتری ۱۳۲۱ برابر زمین  و  ۳۱۸ برابر سنگین‌تر از زمین است

بر اساس اندازه‌گیری‌های جاذبه‌ای در ۱۹۷۷، جرم هسته‌ی این سیاره ۱۲ تا ۴۵ مرتبه بیشتر از جرم زمین برآورد شد. هسته‌ی مشتری ۴ الی ۱۴ درصد از جرم کلی آن را تشکیل می‌دهد. اندازه‌ی مشتری ۱۳۲۱ برابر زمین است؛ اما جرم آن تنها ۳۱۸ مرتبه سنگین‌تر از زمین است.

شعاع مشتری تقریبا یک‌دهم شعاع خورشید و جرم یک‌هزارم جرم خورشید است؛ بنابراین چگالی هر دو یکسان است. از جرم مشتری معمولا به‌عنوان واحدی برای توصیف جرم اجرام دیگر به‌ویژه سیاره‌های خارجی یا کوتوله‌های قهوه‌ای استفاده می‌شود.

اگر مشتری ۷۵ مرتبه سنگین‌تر بود می‌توانست فرآیند گداخت هیدروژنی را انجام دهد و به یک ستاره تبدیل شود، این در حالی است که شعاع کوچک‌ترین کوتوله‌ی سرخ تنها ۳ درصد بیشتری از مشتری است. بااین‌حال، مشتری نسبت به حرارت دریافتی از خورشید، حرارت بیشتری را از خود منتشر می‌کند.

میزان حرارت تولیدشده از مشتری برابر با کل تشعشعات خورشیدی دریافتی این سیاره است. این فرآیند باعث می‌شود مشتری هر سال ۲ سانتی‌متر کوچک‌تر شود. درحالی‌که در ابتدای شکل‌گیری بسیار داغ‌تر بود و قطر آن دو برابر قطر کنونی آن بوده است.

بر اساس فرضیه‌های موجود، هسته‌ی مشتری سنگی است؛ اما ترکیب دقیق آن هنوز ناشناخته باقی مانده است. ممکن است هسته با هیدروژن فلزی غلیظی احاطه شده باشد که ۷۸ درصد شعاع این سیاره را تشکیل می‌دهد. قطره‌های باران‌مانند هلیوم و نئون به سمت پائین این لایه رسوب می‌کنند و فراوانی این عناصر در جو فوقانی به حداقل می‌رسد.

هسته مشتری

این برش مدل داخلی مشتری با یک هسته‌ی سنگی را نشان می‌دهد که با لایه‌ای عمیق از هیدروژن فلزی مایع احاطه شده است.

در قسمت بالای لایه‌ی هیدروژنی یک جو داخلی شفاف وجود دارد که از هیدروژن تشکیل شده است. در این عمق، فشار و دما بالاتر از فشار بحرانی ۱.۲۸۵۸ مگاپاسکال (Mpa) و دمای بحرانی منفی ۲۴۲.۲۱۲ سانتی‌گراد هستند. در این وضعیت هیچ فاز مجزای گازی یا مایع وجود ندارد و هیدروژن در حالت سیال آماده به انفجار قرار دارد.

دما و فشار داخل مشتری به‌دلیل مکانیزم کلوین، هلمهولتز به‌تدریج با حرکت به سمت هسته افزایش می‌یابند. این مکانیزم وقتی رخ می‌دهد که سطح یک ستاره یا سیاره سرد شود. فرآیند سردسازی باعث کاهش فشار می‌شود و ستاره یا سیاره کوچک می‌شود. در فشار ۱ مگاپاسکال دما تقریبا ۶۷ درجه‌ی سانتی‌گراد است. در منطقه‌ی گذار فازی، یعنی جایی که هیدروژن فلزی می‌شود، دما به ۹۷۰۰ درجه‌ی سانتی‌گراد هم می‌‌رسد.

جو و لایه‌های ابری

به سختی می‌توان گفت جو مشتری دقیقا از چه چیزی تشکیل شده است، چرا که ۹۰ درصد این سیاره را هیدروژن و ۱۰ درصد آن را هلیوم تشکیل می‌دهد. روی زمین تمام این گازها جوی درنظر گرفته می‌شوند؛ اما جاذبه‌ی قوی مشتری باعث می‌شود جو این سیاره به چند لایه‌ی مجزا تبدیل شود که هرکدام ویژگی‌های جذاب و منحصر‌به فردی دارند.

برخلاف زمین، مرز واضحی بین جو مشتری و خود سیاره وجود ندارد. با نفوذ بیشتر به اعماق مشتری، تراکم و دمای هیدروژن و هلیوم تغییر می‌کند ودانشمندان بر اساس همین تغییرات لایه‌های مختلف جوی مشتری را توصیف می‌کنند. لایه‌های جوی مشتری شامل تروپوسفر، استراتوسفر، ترموسفر و اگزوسفر هستند.

ابرها و لکه‌ی سرخ بزرگ. ساختار آب و هوایی مشتری بر خلاف زمین به نور خورشید وابسته نیست بلکه به ماهیت ابرها و اتمسفر آن وابسته است.

ازآنجاکه مشتری فاقد یک سطح یکپارچه است، دانشمندان فشار قسمت پائین جو آن را ۱۰۰ کیلو پاسکال برآورد می‌کنند؛ جو سیاره دقیقا بالاتر از این نقطه مشخص می‌شود. جو مشتری هم مانند زمین با ارتفاع کاهش می‌یابد تا زمانی که به حداقل مقدار خود برسد. حداقل مقدار جو را می‌توان در مرز بین ترپوسفر و استراتوسفر  یعنیتروپوپاوس پیدا کرد (تقریبا ۵۰ کیلومتر بالای سطح مشتری است).

استراتوسفر تا ارتفاع ۳۲۰ کیلومتر امتداد دارد و در راستای آن فشار هم کاهش پیدا می‌کند، با کاهش فشار دما بالا می‌رود. در این نقطه مرز بین استراتوسفر و ترموسفر را تعریف می‌کند. دمای ترموسفر در ارتفاع ۱۰۰۰ کیلومتری به ۷۲۶ درجه‌ی سانتی‌گراد هم می‌رسد.

تمام ابرها و طوفان‌های قابل مشاهده در قسمت پائین تروپوسفر مشتری قرار دادند و از آمونیاک، هیدروژن سولفیدو آب تشکیل شده‌اند. لایه‌ی ابری فوقانی از یخ آمونیاک تشکیل شده است. زیر این لایه ابرهایی از آمونیوم هیدروسولفید قرار دارند. ابرهای آبی در متراکم‌ترین لایه‌ی ابرها تشکیل می‌شوند.

برخورد الگوهای چرخشی متضاد در لایه‌های مختلف جوی مشتری منجر به ایجاد طوفان و آشفتگی‌هایی در جو این سیاره می‌شود. عرض و تراکم و رنگ‌ نوارهای مشتری هر سال تغییر می‌کند.

رنگ قهوه‌ای و نارنجی در ابرهای مشتری به دلیل ترکیب‌های فراچاهی (بالا آمدن ترکیب‌ها) به وجود می‌آیند که رنگ آن‌ها در اثر برخورد با اشعه‌ی فرابنفش خورشید تغییر می‌کند. ترکیب دقیق این رنگ‌ها کاملا مشخص نیست اما مواد احتمالی می‌توانند فسفر، سولفور یا هیدروکربن باشند.

لکه‌ی سرخ بزرگ

بارزترین شاخصه‌ی مشتری لکه‌ی سرخ بزرگ آن است. این لکه یک طوفان گردبادی پایدار بزرگ‌تر از زمین است که در زاویه‌ی ۲۲ درجه‌ی استوا قرار گرفته است که بر اساس یک فرضیه از ۱۸۳۱ و بر اساس یک فرضیه‌ی دیگر از ۱۶۶۵ کشف شده است. این لکه به اندازه‌ای بزرگ است که به راحتی با یک تلسکوپ آماتور با گشادگی دیافراگم ۱۲ سانتی‌متر قابل مشاهده است. جهت چرخش این طوفان گردبادی بر خلاف جهت عقربه‌های ساعت و بازه‌ی گردش آن ۶ روزه است. حداکثر ارتفاع این طوفان ۸ کیلومتر بالای نواحی ابری است.

لکه سرخ

بر اساس مدل‌های ریاضی این طوفان پایدار است و ممکن است یکی از ویژگی‌های پایدار این سیاره باشد. با این حال اندازه‌ی این لکه همواره کاهش یافته است.

در اواخر سده‌ی ۱۸۰۰ عرض این لکه حدود ۵۶٬۳۲۷ کیلومتر برآورد شد که چهار برابر قطر زمین است. پس از رسیدن فضاپیمای وویجر ۲ در سال ۱۹۷۹ به این سیاره، قطر این طوفان به دو برابر عرض سیاره‌ی زمین کاهش پیدا کرده بود.

بررسی‌های مربوط به لکه‌ی سرخ‌رنگ مشتری نشان می‌دهند اندازه‌ی این لکه هنوز هم در حال کاهش است. در ۳ آوریل ۲۰۱۷ عرض این لکه ۱۶٬۳۵۰ کیلومتر برآورد شد که ۱.۳ برابر قطر زمین است. طولانی‌ترین طوفان زمین ۳۱ روز دوام می‌آورد؛ اما مشتری به‌دلیل داشتن هزاران کیلومتر اتمسفر با سرعتی بسیار بالاتر از چرخش زمین، طوفان‌های پایدارتری دارد.

مگنتوسفر

میدان مغناطیسی مشتری چهارده مرتبه قوی‌تر از میدان مغناطیسی زمین است میدان مغناطیسی این سیاره از ۴.۲ گاوس تا ۱۰ الی ۱۴ گاوس در قطب‌ها متغیر است. تصور می‌شود این میدان توسط جریان‌های گردابی در هسته‌ی هیدروژنی فلزی این سیاره به وجود آمده باشد. بعضی ویژگی‌های میدان مغناطیسی مشتری بی‌نظیر هستند و مانند آن در میدان مغناطیسی زمین وجود ندارد.

آتش‌فشان‌های قمر آیوی مشتری مقادیر زیادی سولفور دی‌اکسید آزاد می‌کنند، در نتیجه یک هاله‌ی گازی دورتادور مدار این قمر شکل می‌گیرد. این گاز در مگنتوسفر (مغناطیس‌کره) مشتری یونیزه شده و یون‌های سولفور و اکسیژنآزاد می‌شوند.

شفق قطبی مشتری

ستاره‌شناس‌ها از تلسکوپ هابل برای بررسی شفق قطبی مشتری استفاده کردند.

این یون‌ها همراه با یون هیدروژن جو مشتری یک صفحه‌ی پلاسمایی را در بدنه‌ی استوایی این سیاره شکل می‌دهند پلاسمای موجود در این صفحه همراه با این سیاره به چرخش درمی‌آید و منجر به تغییر شکل میدان مغناطیسی دوقطبی به یک دیسک مغناطیسی می‌شود. الکترون‌های موجود در صفحه‌ی پلاسما یک اثر رادیویی قوی را ایجاد می‌کنند که انفجارهایی در طیف ۰.۶ تا ۳۰ مگاهرتز را تولید می‌کند.

مگنتوسفر مشتری عامل نشر شدید مواد رادیویی از بخش‌های قطبی این سیاره است. فعالیت‌های آتش‌فشانی قمر آیوی این سیاره منجر به نشر گاز در مگنتوسفر مشتری می‌شود و هاله‌ای از ذرات را دورتادور آن به وجود می‌آورد. با حرکت آیو در این هاله، موج‌های آلفون به وجود می‌آیند. موج آلفون یک نوع موج مغناطیسی هیدرودینامیک است که در آن یون‌ها در پاسخ به یک ولتاژ مٰوثر روی خطوط میدان مغناطیسی به نوسان در می‌آیند. این موج‌ها حامل مواد یونی در مناطق قطبی مشتری هستند.

چرخش و مدار

میانگین فاصله‌ی بین مشتری و خورشید ۷۷۸ میلیون کیلومتر (تقریبا ۵.۲ برابر بیشتر از فاصله‌ی بین زمین و خورشید است) و هر ۱۱.۸۶ سال زمینی به دور خورشید می‌چرخد. مدار بیضوی مشتری در مقایسه با زمین دارای انحراف ۱.۳۱ درجه‌ای است. خروج از مرکز مدار این سیاره این سیاره ۰.۰۴۸ است، به همین دلیل فاصله‌ی آن با خورشید بین نزدیک‌ترین تماس (حضیض) تا دورترین فاصله (اوج) به اندازه‌ی ۷۵ میلیون‌کیلومتر متغیر است.

نوسان محوری این سیاره نسبتا اندک است: ۳.۱۳ درجه. در نتیجه در مقایسه با زمین و مریخ تغییرات فصلی زیادی ندارد. مشتری در میان سیاره‌های منظومه‌ی شمسی با بیشترین سرعت به دور خود می‌چرخد و چرخش به دور محور خود را در بازه‌ی کمتر از ده ساعت کامل می‌کند به دلیل سرعت بالای چرخش یک برآمدگی استوایی ایجاد می‌شود که به راحتی از طریق یک تلسکوپ آماتور مستقر در زمین قابل مشاهده است.

قطر استوای مشتری ۹۲۷۵ کیلومتر بیشتر از قطر قطب‌های آن است.به این دلیل که مشتری یک بدنه‌ی صلب و یکپارچه نیست، جو بالایی آن چرخش متفاوتی دارد. چرخش جو قطبی مشتری تقریبا ۵ دقیقه طولانی‌تر از جو استوایی آن است.

رصد و کاوش‌

مشتری چهارمین شیء درخشان آسمان شب است (پس از خورشید، ماه و زهره). بسته‌ به موقعیت مشتری نسبت به خورشید و زمین دامنه‌ی دید آن متغیر است. دامنه‌ی میانگین دید این سیاره منفی ۲.۲۰ و انحراف استاندارد آن ۰.۳۳ است.

ازآنجاکه مدار مشتری خارج از زمین است، زاویه‌ی فاز این سیاره از زمین هرگز بیشتر از ۱۱.۵ درجه نمی‌شود. به همین دلیل این سیاره همیشه از تلسکوپ‌های مستقر در زمین به صورت پرنور دیده می‌شود. با یک تلسکوپ کوچک حتی می‌توان قمر گالیله و کمربندهای ابری دورتادور جو مشتری را هم رصد کرد.

پژوهش‌های پیشاتلسکوپی

قدمت رصد مشتری به ستاره‌شناسان بابلی در قرن هفتم یا هشتم پیش از میلاد باز می‌گردد. ستاره‌شناسان چینی هم مدار مشتری را رصد کردند و بر اساس تعداد سال‌های تقریبی خود چرخه‌ی ۱۲ شاخه‌ای زمینی آن را ساختند.

پژوهش‌های تلسکوپی مستقر در زمین

در ژانویه‌ی ۱۶۱۰ گالیلئو گالیله با تلسکوپ کوچک خود به بررسی سیاره‌ی مشتری پرداخت. مشاهدات او درک کنونی از کیهان را تغییر داد. گالیله سه ستاره‌ی کوچک را در نزدیکی مشتری مشاهده کرد. بعد از ظهر روز بعد مجددا توانست ستاره‌ها را مشاهده کند اما این بار در سمت دیگر سیاره قرار گرفته بودند. در طی چند هفته بررسی این ستاره‌ها در اطراف مشتری جابه‌جا می‌شدند. گالیله به خاطر قدردانی از حامی خود کوزمو مدیچی نام ستاره‌های مدیچی را به این اجرام داد اما امروزه با نام قمرهای گالیله شناخته‌شده‌اند.

این مشاهده اولین رصد تلسکوپی قمرهای منظومه‌ی شمسی (غیر از قمر زمین) بود. یک روز بعد از گالیله سیمون مارینوس هم به صورت مستقل قمرهای اطراف مشتری را کشف کرد اما نتایج کشفیات خود را تا سال ۱۶۱۴ منتشر نکرد. این کشف نقطه‌ی عطفی در نظریه‌ی خورشید مرکزی کوپرنیک در مورد حرکت سیاره‌ها به شمار می‌رفت. گالیله هم به خاطر حمایت از این نظریه به جرم توهین به مقدسات بازخواست شد.

جووانی کاسینی

جووانی کاسینی

در دهه‌ی ۱۶۶۰، جووانی کاسینی از یک تلسکوپ جدید برای کشف نوارهای رنگارنگ و لکه‌های مشتری استفاده کرد و توانست دوره‌ی چرخش سیاره را تخمین بزند. در ۱۶۹۰ کاسینی مشاهده کرد چرخش جو مشتری چرخش با خود سیاره متفاوت است.

احتمالا لکه‌ی سرخ بزرگ در نیم‌کره‌ی جنوبی مشتری در ۱۶۶۴ توسط روبرت هوک و در ۱۶۶۵ توسط کاسینی رصد شده است البته بر سر این مسأله هنوز بحث و نزاع وجود دارد. ستاره‌شناسی به نام هنریش شواب اولین طرح از جزئیات لکه‌ی سرخ بزرگ را در ۱۸۳۱ منتشر کرد.

جوانی بورلی و کاسینی هر دو جدول‌های دقیقی از حرکات قمری مشتری ساختند و بر اساس آن به پیش‌بینی حرکات این قمرها می‌پرداختند. در ۱۸۹۲،  ای ای برنارد پنجمین قمر مشتری را در رصدخانه‌ی لیک کالیفرنیا کشف کرد. کشف این شیء نسبتا کوچک باعث شهرت او شد. این قمر آمالتها نام گرفت. این آخرین قمر سیاره‌ای بود که مستقیما با رصد چشمی کشف شد.

در ۱۹۳۲، روبرت ویلدت نوارهای امونیاک و متان را کشف کرد. سه حلقه‌ی واچرخشی (چرخش باد در مقیاس بزرگ حول یک نقطه‌ی مرکزی با فشار جوی بالا برخلاف عقربه‌های ساعت) به نام حلقه‌های سفید هم در ۱۹۳۸ کشف شدند. در نهایت دو حلقه در ۱۹۹۸ ادغام شدند و سومین حلقه هم  معروف به BA در ۲۰۰۰ جذب شد

پژوهش‌های رادیوتلسکوپی

در ۱۹۵۵، برنارد بورک و کنت فرانکلین بر اساس سیگنال‌های رادیویی موفق به کشف انفجارهایی با قدرت ۲۲.۲ مگاهرتز شدند دوره‌ی این انفجارها منطبق با چرخش سیاره بود و آن‌ها از این اطلاعات برای تصحیح نسبت چرخش استفاده کردند. انفجارهای رادیویی مشتری دو شکل عمده دارند: انفجارهای طولانی (افنجارهای L) تا چند ثانیه دوام می‌آورند و انفجارهای کوتاه (انفجارهای S) که کمتر از یک صدم ثانیه دوام می‌آورند.

کاوشگرها

تا کنون هشت فضاپیما و کاوشگر به بررسی سیاره‌ی مشتری پرداخته‌اند: پایونیر ۱۰ و ۱۱، وویجر ۱ و ۲، گالیله، کاسینی، یولیسس، نیوهورایزونز و جونو.

پایونیر ۱۰ و ۱۱

پایونیر ۱۰ و ۱۱ اولین فضاپیماهایی بودند که به بررسی مشتری پرداختند. این دو کاوشگر اولین مشاهدات علمی را از سیاره‌ی مشتری و زحل ثبت کردند و راه را برای مأموریت‌های وویجر باز کردند. واسطه‌های خارجی این سفینه‌ها به بررسی جو مشتری و زحل، میدان‌های مغناطیسی، قمرها و حلقه‌ها و همین‌طور نواحی گرد و غباری و مغناطیسی میان سیاره‌ای، بادهای خورشیدی و اشعه‌های کیهانی پرداختند. این دو کاوشگر در ادامه‌ی مسیر خود منظومه‌ی شمسی را ترک کردند.

پایونیر ۱۰

تصویر ثبت شده از پایونیر ۱۰

وویجر ۱ و ۲

ناسا دو فضاپیمای وویجر را در اواخر تابستان ۱۹۷۷ به مشتری، زحل، اورانوس و نپتون فرستاد. نزدیک‌‌ترین تماسوویجر ۱ با مشتری در ۵ مارس ۱۹۷۹ ثبت شده است. نزدیک‌ترین فاصله‌ی وویجر ۲ با این سیاره هم در ۹ جولای ۱۹۷۹ ثبت شد است.

عکاسی از مشتری در ژانویه‌ی ۱۹۷۹ آغاز شد. وویجر ۱ در اوایل آوریل و پس از ثبت ۱۹٬۰۰۰ تصویر و بسیاری از اندازه‌گیری‌های علمی دیگر مأموریت خود برای مشتری را به پایان رساند. دوره‌ی مأموریت وویجر از اواخر آوریل تا اوایل آگوست بود. این دو فضاپیما بیش از ۳۳٬۰۰۰ تصویر از مشتری و پنج قمر آن ثبت کردند.

وویجر ۱ و ۲ اطلاعات زیادی را در مورد قمرها، میدان مغناطیسی و موارد دیگر در اختیار پژوهشگرها قرار داد. بزرگ‌ترین دستاورد این دو فضاپیما کشف آتشفشان‌های فعال در قمر آیو بود.

تصویر ثبت شده از وویجر

تصویر ثبت شده از وویجر ۱

گالیله

گالیله در تاریخ ۱۸ اکتبر ۱۹۸۹ با موشک شاتل فضایی آتلانتیس به فضا پرتاب شد و در تاریخ ۱۹۹۵ به مشتری رسید. این کاوشگر تقریبا هشت سال در مدار مشتری بود و به بررسی قمر‌های آن پرداخت. بر اساس اطلاعات به دست آمده از دوربین و ۹ واسطه‌ی دیگر این کاوشگر، احتمال وجود اقیانوس‌ در زیر سطح قمر اروپا مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس کشفیات، آتشفشان‌های قمر آیو فعالیت زیادی دارند. یکی از کشفیات دیگر گالیله، میدان مغناطیسی مجزای گانیمه بود. گالیله حامل یک کاوشگر کوچک بود که به اعماق جو مشتری فرستاده شد و تقریبا یک ساعت بعد به دلیل فشار زیاد از بین رفت.

تصویر ثبت شده از گالیله

تصویر ثبت شده از قمر اروپا در مأموریت گالیله

 

کاسینی

کاسینی همکاری مشترک ناسا و سازمان فضایی اروپا (ESA) و سازمان فضایی ایتالیا بود و هدف اصلی آن بررسی زحل، سیستم حلقه‌ها و قمرهای این سیاره بود. این کاوشگر در ۳۰ دسامبر ۲۰۰۰ در نزدیک‌ترین فاصله با مشتری قرار گرفت و اندازه‌گیری‌های علمی متعدد را ثبت کرد. کاسینی در طول شش ماه پرواز خود حول مشتری ۲۶٬۰۰۰ تصویر از مشتری، حلقه‌ها و قمر‌های آن ثبت کرد و دستاورد آن از مشتری ثبت دقیق‌ترین پرتره‌ی رنگی از این سیاره (تا آن زمان) بود.

از دیگر مشاهدات کاسینی می‌توان به یک ابر تاریک چرخان در بخش بالای جو این سیاره اشاره کرد که تقریبا هم اندازه‌ی لکه‌ی سرخ بزرگ بود و در نزدیکی قطب شمال آن قرار دارد. بر اساس شواهدی که کاسینی از حلقه‌های مشتری به دست آورد، این حلقه از اجرامی با ساختار نامنظم تشکیل شده است که احتمالا بر اثر متلاشی‌شدن سنگ‌ از قمرهای متیس و آدراستا شکل گرفته است.

کاسینی

تصویر ثبت شده توسط کاسینی در ۲۹ دسامبر ۲۰۰۰

 

یولیسس

یولیسس نتیجه‌ی همکاری مشترک ناسا و ESA بود که در اکتبر ۱۹۹۰ پرتاب شد و هدف اصلی آن بررسی منطقه‌ی فضایی بالای قطب‌های خورشید بود. ازآنجاکه اولیسیس برای قرار گفتن در مدار خورشید به انرژی زیادی نیاز داشت و زمین قادر به فراهم کردن این انرژی نبود، لازم بود این فضاپیما انرژی خود را از سیاره‌ی دیگری تأمین کند. مشتری نزدیک‌ترین سیاره‌ای بود که می‌توانست پیش‌نیازهای این سفر را فراهم کند.

یولیسس ۱۶ ماه پس از جدا شدن از زمین به مشتری رسید و در ۸ فوریه‌ی ۱۹۹۲ در نزدیک‌ترین فاصله با این سیاره قرار گرفت. اگرچه هدف ثانویه‌ی اولیسیس بررسی مشتری بود اما در این سفر کوتاه هم توانست اطلاعات بسیار مفیدی را در مورد میدان مغناطیسی بسیار قوی این سیاره به دست آورد.

یولیسس

تصویر فرضی یولیسس در مشتری. اولیسس از جاذبه‌ی قدرتمند مشتری برای حرکت به سمت مناطق قطبی خورشید استفاده کرد

نیوهورایزونز

نیوهورایزونز یک کاوشگر میان سیاره‌ای بود که در آزمایشگاه فیزیکی دانشگاه جان هاپکینز (APL) و مؤسسه‌یپژوهشی جنوب غربی (SwRI) ساخته شد و در سال ۲۰۰۶ با هدف بررسی پلوتو به فضا پرتاب شد. نیوهورایزونز از جاذبه‌ی مشتری (۳۲۰ برابر جاذبه‌ی زمین) برای قرار گرفتن در مسیر پلوتو استفاده کرد.

نیوهورایزونز از واسطه‌ی LORRI برای ثبت تصاویر خود از مشتری در ۴ سپتامبر ۲۰۰۶ از فاصله‌ی ۲۹۱ میلیون کیلومتری این سیاره استفاده کرد. بررسی دقیق‌تر مشتری در ژانویه‌ی ۲۰۰۷ با ثبت تصویر مادون قرمز از قمر کالیستوو چند تصویر سیاه و سفید از خود مشتری ادامه یافت.

یکی از اهداف اصلی این کاوشگر بررسی شرایط جوی و تحلیل ساختار ابرهای مشتری بود. این کاوشگر برای اولین بار توانست از فاصله‌ی نزدیک تصاویر لکه‌ی سرخ کوچک مشتری را ثبت کند. همین‌طور موفق به ثبت تصاویر سیستم حلقوی سیاره از زاویه‌های مختلف شد. نیو هوریزونز با حرکت به سمت مگنتوسفر مشتری اطلاعات ارزشمندی را در مورد آن ثبت کرد.

تصویر ثبت شده توسط نیوهورایزونز

تصویر ثبت شده از قمر گانیمه توسط کاوشگر نیوهورایزونز

جونو

جونو، کاوشگر فضایی ناسا با هدف بررسی سیاره‌ی مشتری در تاریخ ۵ آگوست ۲۰۱۱ به فضا پرتاب شد و در ۵ جولای ۲۰۱۶ وارد مدار مشتری شد تا بررسی‌های علمی دقیق این سیاره را آغاز کند. این فضاپیما تاکنون ۳۲ مرتبه دور مشتری چرخیده است و تقریبا به مدت یک سال در فاصله‌ی ۵۰۰۰ کیلومتری بالای ابرهای مشتری قرار گرفت.

هدف مأموریت جونو اندازه‌گیری ترکیب، میدان جاذبه‌ای، میدان مغناطیسی و مگنتوسفر قطبی این سیاره است. همچنین به دنبال سرنخ‌هایی در مورد نحوه‌ی شکل‌گیری سیاره، هسته‌ی سنگی، میزان آب در اعماق جو، توزیع جرمی و بادهای عمیق آن می‌پردازد که سرعت‌ آن‌ها به ۶۱۰ کیلومتر در ساعت می‌رسد.

برخلاف دیگر کاوشگرهایی که به سیاره‌های منظومه‌‌ی شمسی فرستاده شدند، جونو با آرایه‌های خورشیدی مشابه ماهواره‌های زمینی تقویت می‌شود درحالی‌که معمولا از ژنراتورهای ترموالکتریکی ایزوتوپی پرتوافشان برای مأموریت‌های داخل منظومه‌ی شمسی استفاده می‌شود.

بعضی تصاویر ثبت شده توسط کاوشگر جونو

در طول مأموریت جونو، واسطه‌های مادون قرمز و مایکروویوی آن به اندازه‌گیری تشعشعات گرمایی از داخل جو مشتری می‌پردازند. این مشاهدات مکملی برای بررسی‌های قبلی ترکیب این سیاره در مورد فراوانی و توزیع آب و اکسیژن هستند. داده‌ها دیدگاه‌های جدیدی را در مورد منشأ مشتری ارائه می‌دهند.

جونو همچنین یافته‌های بی‌سابقه‌ای را در مورد بادهای جوی مشتری پیدا کرده است. بر اساس این یافته‌ها بادهای جوی این سیاره بیشتر از فرآیندهای جوی موجود در زمین دوام می‌آورند. اندازه‌گیری‌های جونو از میدان جاذبه‌ای مشتری عدم تقارن شمال و جنوب این سیاره را ثابت می‌کنند که مشابه عدم تقارن مشاهده‌شده در کمربندها و نوارهای این سیاره است. هرچقدر بادها عمیق‌تر می‌شوند جرم آن‌ها هم افزایش پیدا می‌کند.

بر اساس یکی از یافته‌های دیگر جونو، زیر لایه‌ی آب‌وهوای این سیاره یک بدنه‌ی صلب قرار گرفته است. این نتیجه‌ شگفت‌انگیز است و اندازه‌گیری‌های آینده‌ی جونو به درک این گذار از لایه‌ی هوا به بدنه‌ی صلب کمک می‌کند.قبل از اکتشافات جونو اطلاعاتی در مورد جو نزدیک به قطب‌های مشتری وجود نداشت. بر اساس اطلاعات به دست آمده از این کاوشگر قطب‌های مشتری در مقایسه با کمربندهای سفید و نارنجی آشناتر که در عرض‌های جغرافیایی پائین تر سیاره قرار دارند ماهیت خشن‌تری دارند.

قطب شمال این سیاره با یک گردباد مرکزی احاطه شده است که خود با هشت گردباد دورقطبی با قطرهای متغیر از ۴۰۰۰ تا ۴۶٬۰۰۰ کیلومتر احاطه شده است. قطب جنوب مشتری هم دارای یک گردباد مرکزی است که با پنج گردباد دیگر با قطرهای متغیر از ۵۶۰۰ تا ۷۰۰۰ کیلومتر احاطه شده است.

 مأموریت‌های آینده

برنامه‌ی آینده‌ سفر به مشتری مأموریت کاوشگر JUICE (مخفف کاوشگر ماه یخی مشتری) است که تا سال ۲۰۲۲ توسط سازمان فضایی اروپا پرتاب خواهد شد، پس ‌از آن مأموریت Europa Clipper ناسا در ۲۰۲۵ آغاز خواهد شد.

 

 قمر‌ها

مشتری در مجموع دارای ۷۹ قمر است. بزرگ‌ترین قمرهای مشتری یعنی قمرهای گالیله در ۱۶۱۰ توسط گالیله دانشمند ایتالیایی کشف شدند که شامل گانیمه‌ی بزرگ‌تر از ماه، کالیستوی پر حفره، آیوی آتشفشانی و اروپای یخی هستند. ۵۳ قمر به صورت رسمی نام‌گذاری شده‌اند و ۲۶ قمر دیگر در صف انتظار نام‌گذاری به سر می‌برند.

 

قمرهای گالیله

قمر‌هایی که توسط گالیله کشف شدند (ایو، اروپا، گانیمه و کالیستو) از بزرگ‌ترین قمرهای موجود در منظومه‌ی شمسی به شمار می‌روند. مدار سه قمر یعنی آیو، اروپا و گانیمه الگویی به نام رزونانس لاپلاس را تشکیل می‌دهند، برای هر چهار مداری که آیو حول مشتری می‌سازد، اروپا دقیقا دو مدار و گانیمه یک مدار می‌سازد. این رزونانس آثار جاذبه‌ای این سه ماه بزرگ را به دنبال دارد و با انحراف مدار آن را به شکل بیضی در می‌آورد.

گانیمه

گانیمه بزرگ‌ترین قمر مشتری و بزرگ‌ترین قمر در کل منظومه‌ی شمسی با قطر ۵۲۶۲ کیلومتر است. اگر گانیمه به جای مشتری به دور خورشید می‌چرخید در دسته‌ی سیاره‌ها قرار می‌گرفت.

گانیمه

گانیمه هم مثل کالیستو دارای یک هسته‌ی سنگی و یک گوشته‌ی آب و یخی و پوسته‌ی سنگ و یخ است. چگالی پائین ۱.۹۴ گرم بر سانتی‌متر مکعب نشان می‌دهد هسته‌ی این قمر تقریبا ۵۰ درصد از قطر آن را در برمی‌گیرد. گوشته‌ی گانیمه احتمالا ترکیبی از یخ و سیلیکات و پوسته‌ی آن لایه‌ی ضخیمی از یخ آب است.

گانیمه جو شناخته‌شده‌ای ندارد اما اخیرا تلسکوپ فضایی هابل در سطح آن اوزون کشف کرده است. مقدار اوزون در سطح گانیمه در مقایسه با زمین اندک است. گانیمه‌ی تاریخچه‌ی پیچیده‌ای دارد. این قمر دارای کوه‌، دره، حفره‌های آتش‌فشانی و جریان‌های گدازه‌ای است.

کالیستو

کالیستو دومین قمر بزرگ مشتری و سومین قمر بزرگ در کل منظومه‌ی شمسی است. این قمر تقریبا هم اندازه‌ی سیاره‌ی عطارد است. کالیستو بیشترین حفره‌ را در میان قمر‌های منظومه‌ی شمسی دارد. پوسته‌ی آن بسیار کهن است و قدمت آن به ۴ میلیارد سال پیش باز می‌گردد (خیلی کوتاه پس از شکل‌گیری منظومه‌ی شمسی).

کالیستو

کالیستو فاقد کوهستان‌های بزرگ است. شاید دلیل آن ماهیت یخی سطح این سیاره باشد. حفره‌ها و دهانه‌های فراوان از ویژگی‌های منحصربه‌فرد کالیستو هستند. بزرگ‌ترین حفره‌های این قمر به‌مرورزمان با جریان‌های پوسته‌ی یخی ناپدید شده‌اند. کالیستو دارای دو حوزه‌ی بزرگ حفره‌ای است. بزرگ‌ترین حوزه‌ی آن والهالا با قطر ۶۰۰ کیلومتر است و قطر حلقه‌ی آن به ۳۰۰۰ کیلومتر می‌رسد. دومین حوزه‌ی بزرگ آسگارد با قطر تقریبی ۱۶۰۰ کیلومتر است.

کالیستو در میان قمر‌های گالیله کمترین چگالی را دارد (۱.۸۶ گرم بر سانتی‌متر مکعب). بر اساس رصدهای فضاپیمای گالیله، ضخامت پوسته‌ی کالیستو تقریبا به ۲۰۰ کیلومتر می‌رسد. زیر پوسته یک اقیانوس نمک با ضخامت بیش از ۱۰ کیلومتر قرار دارد و زیر اقیانوس یک هسته‌ی عجیب است که نه کاملا یکپارچه است و نه زیاد متغیر. کالیستو هیچ جو شناخته‌شده‌ای ندارد.

آیو

آیو یکی از عجیب‌ترین و نامتعارف‌ترین قمر‌های منظومه‌ی شمسی است. آیو بیشتر آتشفشانی با جریان‌ها و دریاچه‌های مذاب است که چشم‌انداز سولفوری آن را تشکیل می‌دهند. کوه‌های آیو بسیار بلندتر از کوه‌های سطح زمین هستند و ارتفاع بعضی از آن‌ها به۱۶ کیلومتر هم می‌رسد.

آیو

مدار آیو به ابرهای فوقانی مشتری نزدیک‌تر است. به این صورت آیو در کمربند تشعشعات شدید و در معرض الکترون‌ها و پروتون‌های پرانرژی و یون‌های سنگین‌تر قرار می‌گیرد.

بر اساس چگالی آیو و تحلیل ترکیب سطحی و داده‌های جاذبه، آیو یک بدنه‌ی صلب سنگی سیلیکاتی با هسته‌ی آهن سولفید و یک پوسته‌ی باریک سنگی است. چگالی پائین‌تر گانیمه و کالیستو نشان می‌دهند این دو قمر از عناصر سبک‌تری تشکیل شده‌اند.

اروپا

اروپا قمر منحصر به فرد و شگفت‌انگیز مشتری است. درخشش سطح این قمر (درخشان‌ترین سطح در میان قمرهای منظومه‌ی شمسی) در نتیجه‌ی انعکاس نور خورشید از پوسته‌ی یخی آن به وجود آمده است. اروپا با الهام از شاهزاده‌ی زیبایی فنیقی نام‌گذاری شده است.

اروپا

این قمر هم همراه با چهار قمر دیگر (ایو، کالیستو، گانیمه) در سال ۱۶۱۰ توسط گالیله کشف شد؛ اما اخیرا اطلاعات زیادی در مورد آن به دست آمده است. تقریبا چهل سال پیش ستاره‌شناسی به نام جرارد کویپر نشان داد پوسته‌ی اروپا از یخ و آب تشکیل شده است.

در دهه‌ی ۱۹۷۰ کاوش سیستم قمری مشتری در مأموریت‌های وویجر و پایونیر آغاز شد که تحلیل کویپر را ثابت می‌کرد و مشخصات دیگری در مورد این سیاره به دست آمد. در ۱۹۹۵ فضاپیمای گالیله اطلاعات و تصاویر دقیق‌تری را در مورد این قمر به دست آورد.

ارتفاع کوه‌های قمر آیو به ۱۶ کیلومتر هم می‌رسد

شعاع اروپا ۱۵۶۵ کیلومتر است که از شعاع ماه زمین بسیار کمتر است. اروپا دارای یک هسته‌ی فلزی (آهن، نیکل) است. این هسته با یک پوسته‌ی سنگی احاطه شده است. لایه‌ی سطح اروپا با لایه‌های زیرین آن متفاوت است. بر اساس تصاویر گالیله یک اقیانوس آب مایع زیر لایه‌ی یخی سطح اروپا وجود دارد که عمق آن به ده کیلومتر می‌رسد.

ستاره‌شناس‌ها در ۱۷ جولای ۲۰۱۸ از کشف ده ماه جدید خبر دادند و به این ترتیب مجموع قمرهای مشتری به ۷۹ رسید. از این قمرها،۹ قمر در دسته‌ی قمرهای عادی قرار گرفتند، اما یکی از آن‌ها توپ عجیب نام گرفت. دلیل این نام‌گذاری این بود که ماه دهم فاصله‌ی زیادی از ماه‌های دیگر داشت و مدار آن هم انحراف بیشتری داشت و مدار ماه‌های خارجی را قطع می‌کرد. نام مستعار این قمر والتودو است که با الهام از دختر بزرگ ژوپیتر خدای رومی نام‌گذاری شده است.

 

حلقه‌ها

حلقه‌های مشتری از غبار و سنگ ساخته شده‌اند و به سه بخش هاله، حلقه‌ی اصلی و حلقه‌ی نازک تقسیم می‌شوند.حلقه‌های مشتری توسط کاوشگر وویجر در ۱۹۸۰ کشف شدند. ترکیب حلقه‌های مشتری با حلقه‌های زحل که از یخ تشکیل شده است متفاوت است. حلقه‌های مشتری بسیار کمرنگ و ظریف هستند.

بخش هاله

داخلی‌ترین بخش حلقه‌های مشتری که از غبار تشکیل شده است و فضای اطراف سیاره‌ را احاطه کرده است. این بخش درخشان‌ترین و ضخیم‌ترین قسمت حلقه‌های مشتری است.

بخش حلقه‌ی اصلی

بخش اصلی حلقه، باریک‌ترین قسمت است و از غبار و سنگ‌ریزه تشکیل شده است. قدمت ذرات غبار در این بخش به ۱۰۰۰ سال یا حتی ۱۰۰ سال می‌رسد. این یعنی بر اثر برخورد با سنگ‌های بزرگ‌تر غبار جدید به وجود می‌آید.

حلقه‌ی نازک بیرونی (Gossamer)

Gossamer خارجی‌ترین بخش از حلقه‌های مشتری است. این بخش هم مانند دو بخش قبلی ترکیبی از ذرات غبار است؛ اما واژه‌ی Gossamer به معنی ماده‌ی باریک است که به دلیل ذرات بسیار کوچک غبار برای این بخش مناسب است.

حلقه‌های مشتری مثل زحل درخشان نیستند زیرا از ذرات و غبار تشکیل شده‌اند و تنها قوی‌ترین تلسکوپ‌ها قادر به رصد آن‌ها هستند.

منشأ حلقه‌ها

قمرهای مشتری عامل شکل‌گیری حلقه‌های این سیاره هستند. داخلی‌ترین قمرها مثل آمالتها، آدراستا و تیبه مورد اصابت شهاب‌سنگ‌های زیادی قرار گرفتند و ذرات غبار و سنگ آن‌ها به مدار مشتری راه یافتند و به این ترتیب حلقه‌های این سیاره شکل گرفتند.

تأثیر مشتری بر منظومه‌ی شمسی

مشتری به خاطر جاذبه‌ی شدید و موقعیت داخلی منظومه‌ی شمسی به جاروبرقی منظومه‌ی شمسی هم معروف است. این سیاره بیشترین برخورد با دنباله‌دارها را در میان سیاره‌های منظومه‌ی شمسی تجربه کرده است و به این صورت تصور می‌شود به عنوان سپری برای سیاره‌های داخلی منظومه‌ی شمسی عمل کرده است.

اگر دنباله‌دار شومیکر لوی ۹ با زمین برخورد می‌کرد، حیات کاملا از بین می‌رفت

اما بر اساس شبیه‌سازی‌های کامپیوتری اخیر مشتری نقش قابل توجهی در کاهش بمباران سیاره‌های داخلی منظومه‌ی شمسی نداشته است، البته هنوز بحث بر سر این مسأله ادامه دارد. حداقل می‌توان گفت سیاره‌های داخلی را از فاجعه‌ای به نام شومیکر لوی ۹ نجات داده است.

آثار دنباله‌دار شومیکر لوی ۹ بر مشتری

دنباله‌دار شومیکر لوی ۹ یکی از مهیج‌ترین پایان‌ها را تجربه کرده است. برخورد شومیکر لوی با مشتری باعث ایجاد جراحت‌هایی روی سطح این سیاره شد که حتی از زمین هم قابل رویت هستند.این اولین تصادف دو جرم داخلی منظومه‌ی شمسی است و آثار این دنباله‌دار بر جو مشتری بسیار تماشایی و فراتر از انتظار هستند.

دنباله‌دار شومیکر لوی ۹در سال ۱۹۹۴ با مشتری برخورد کرد و این برخورد ترس زیادی را در میان افکار عمومی به دنبال داشت چرا که اگر دنباله‌دار مشابهی به زمین برخورد می‌کرد حیات روی سیاره‌ی زمین به‌طورکلی نابود می‌شد.

شومیکر لوی ۹

آثار برخورد دنباله‌دار شومیکر لوی ۹ بر مشتری

دو فیلم آرماگدون و اثر عمیق با الهام از این برخورد و با موضوع اجرام تهدیدکننده‌ی زمین ساخته شدند. کنگره پس از انتشار این فیلم‌ها درخواست جست‌وجوی اجرام نزدیک به زمین را به ناسا مطرح کرد.

شومیکری لوی ۹ برای اولین بار در مارس ۱۹۹۳ توسط سه کاشف دنباله‌دار یوجین و کارولین شومیکر و دیوید لویکشف شد. این گروه قبلا چند بار با یکدیگر همکاری کرده بودند و دنباله‌دارهای دیگری را کشف کرده بودند. به همین دلیل نام شومیکر لوی ۹ برای این دنباله‌دار انتخاب شد.

این دنباله‌دار ده‌ها سال قبل‌تر هم یعنی در ۱۹۶۶ به دور مشتری می‌چرخید اما در دام جاذبه‌ی قوی این سیاره نیفتاده بود. محاسبات مداری بیشتر نشان دادند که این دنباله دار در جولای ۱۹۹۴ با مشتری برخورد کرده است. در آن زمان فضاپیمای گالیله هنوز در مسیر این سیاره بود و نمی‌توانست نمایی نزدیک از این برخورد را ثبت کند.

فیسبوک توییتر گوگل + لینکداین تلگرام واتس اپ کلوب

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *