لقد عرف الفلكيون لسنوات وجود مياه في الغلاف الجوي العلوي لكوكب زحل ، لكنهم لم يكونوا متأكدين من مصدرها بالضبط. كشفت عمليات رصد جديدة أن المياه تمطر على كوكب زحل ، وهي قادمة من حلقات الكوكب.
قال جيمس أو دونوغو ، باحث الدراسات العليا في جامعة ليستر ، ومؤلف ورقة بحثية جديدة نُشرت في مجلة نيتشر: "كوكب زحل هو أول كوكب يُظهر تفاعلًا كبيرًا بين الغلاف الجوي ونظام الحلقة". "إن التأثير الرئيسي للمطر الحلقي هو أنه يعمل على" إخماد "الأيونوسفير في كوكب زحل ، مما يقلل بشدة من كثافة الإلكترونات في المناطق التي تقع فيها."
باستخدام مرصد Keck ، اكتشف O’Donoghue وفريق من الباحثين جزيئات الماء المشحونة التي تسقط من حلقات الكوكب إلى الغلاف الجوي لكوكب زحل. ووجدوا أيضًا أن حجم المطر الدائري أكبر بكثير ، ويسقط عبر مناطق أكبر من الكوكب ، مما كان يعتقد سابقًا. يكشف العمل عن أن المطر يؤثر على تكوين وهيكل درجة حرارة أجزاء الغلاف الجوي العلوي لزحل.
قال أودونوه إن تأثير الخاتم على كثافات الإلكترون مهم لأنه يفسر لماذا أظهرت الملاحظات لعدة عقود أن كثافة الإلكترونات منخفضة بشكل غير عادي عند بعض خطوط العرض في زحل.
قال كيفين بينس ، المؤلف المشارك في البحث من مختبر الدفع النفاث: "تبين أن المحرك الرئيسي لبيئة مناخ زحل والمناخ عبر مساحات شاسعة من كوكب الأرض هو جسيمات حلقيّة تقع على ارتفاع 120،000 ميل [200،000 كيلومتر] فوق". "تؤثر جزيئات الحلقة على أنواع الجسيمات الموجودة في هذا الجزء من درجة حرارة الغلاف الجوي."
في أوائل الثمانينيات ، أظهرت صور مركبة فوييجر الفضائية التابعة لوكالة ناسا من اثنين إلى ثلاثة نطاقات مظلمة على زحل ، وقد افترض العلماء أن الماء كان يمكن أن يتدفق إلى تلك العصابات من الحلقات. ثم اكتشف علماء الفلك الذين يستخدمون مرصد الأشعة تحت الحمراء التابع لوكالة الفضاء الأوروبية وجود كميات ضئيلة من الماء في الغلاف الجوي لزحل في عام 1997 ، لكنهم لم يتمكنوا حقًا من إيجاد تفسير لسبب وجوده وكيف وصل إلى هناك.
ثم في عام 2011 ، حددت ملاحظات مرصد الفضاء هيرشل الجليد المائي من السخانات في إنسيلادوس حلقة عملاقة من بخار الماء حول زحل.
لكن الفرق التي شاهدها فوييجر لم تتم رؤيتها مرة أخرى حتى عام 2011 أيضًا ، عندما شاهد الفريق الكوكب باستخدام NIRSPEC من مرصد Keck ، وهو مطياف شبه تحت الحمراء يجمع بين تغطية الطول الموجي الواسع مع الدقة الطيفية العالية ، مما يسمح للمراقبين برؤية انبعاثات دقيقة من الأجزاء المضيئة من زحل.
يحدث تأثير حلقة المطر في الغلاف المتأين لزحل (الأرض لها نفس الغلاف المتأين) ، حيث يتم إنتاج الجسيمات المشحونة عندما يتعرض الغلاف الجوي المحايد لتدفق الجسيمات النشطة أو الإشعاع الشمسي. عندما قام العلماء بتتبع نمط انبعاثات جزيء هيدروجين معين يتكون من ثلاث ذرات هيدروجين (بدلاً من الذرتين المعتادتين) ، توقعوا رؤية توهج الأشعة تحت الحمراء المنتظم على مستوى الكوكب.
ما لاحظوه بدلاً من ذلك هو سلسلة من العصابات الخفيفة والداكنة بنمط يحاكي حلقات الكوكب. المجال المغناطيسي لزحل "يرسم" الحلقات الغنية بالماء والفجوات الخالية من الماء بين الحلقات على الغلاف الجوي للكوكب.
لقد افترضوا أن جزيئات الماء المشحونة من حلقات الكوكب تسحب نحو الكوكب من خلال المجال المغناطيسي لكوكب زحل وتحييد أيونات الهيدروجين الثلاثية المتوهجة. وهذا يترك "ظلًا" كبيرًا لما كان يمكن أن يكون توهجًا بالأشعة تحت الحمراء على مستوى الكوكب. تغطي هذه الظلال 30 إلى 43 في المائة من سطح الغلاف الجوي العلوي للكوكب من خط عرض يتراوح بين 25 و 55 درجة. هذه مساحة أكبر بكثير مما تقترحه صور فوييجر.
لكل من الأرض والمشتري منطقة استوائية متوهجة للغاية. توقع العلماء هذا النمط في زحل أيضًا ، لكنهم رأوا بدلاً من ذلك اختلافات كبيرة في خطوط العرض المختلفة.
قال توم ستالارد ، أحد مؤلفي الصحيفة في ليستر: "حيث يتوهج المشتري بالتساوي عبر مناطقه الاستوائية ، فإن زحل لديه شرائط داكنة حيث يسقط الماء ، ويغمق الأيونوسفير". "نحاول الآن أيضًا التحقيق في هذه الميزات باستخدام أداة في مركبة كاسيني الفضائية التابعة لناسا. إذا نجحنا ، فقد تتيح لنا كاسيني أن نعرض بمزيد من التفصيل الطريقة التي تزيل بها المياه الجسيمات المتأينة ، مثل أي تغييرات في الارتفاع أو التأثيرات التي تأتي مع الوقت من اليوم. "
المصادر: مرصد كيك
، طبيعة.
