سیاره مشتری، بزرگترین سیاره منظومه شمسی

سیاره مشتری (Jupiter) بزرگترین سیاره منظومه شمسی بوده و با فاصله ۷۷۸٫۵ میلیون کیلومتر از خورشید، پنجمین سیاره‌ منظومه است. ترکیب این سیاره بیشترین شباهت به خورشید را دارد و نام آن از اساطیر رومی برگرفته شده است، ژوپیتر نام خدای خدایان یا پادشاه خدایان بود. یونانیان باستان این سیاره را زئوس نامیده بودند که پادشاه پانتئون یونان بود.

در سال ۱۶۱۰ گالیه ۴ قمر بزرگ مشتری با نام‌های آیو، گانیمد، اروپا و کالیستو را کشف کرد که امروزه به قمرهای گالیله‌ای مشهور هستند. در این سال، این سیاره سبب انقلابی در نحوه مشاهده جهان و خودمان شد. این اولین باری بود که بشر اجسام آسمانی در حال چرخش به دور یک شیء غیر از زمین را مشاهده کرد، این مسئله نظریه کوپرنیک که می‌گفت زمین مرکز جهان نیست را تأیید می‌کرد.

خصوصیات فیزیکی

شعاع مشتری ۶۹۹۱۱ کیلومتر است که حدود یک دهم شعاع خورشید بوده و جرم آن ۰٫۰۰۱ جرم خورشید است با این وجود جرم مشتری ۲٫۵ برابر جرم تمام سیارات منظومه شمسی است. این سیاره غول پیکر بیشترین شباهت را به خورشید دارد و اگر در حدود ۸۰ برابر سنگین‌تر از مقدار فعلی بود به جای یک سیاره تبدیل به یک ستاره می‌شد.

جرم مشتری ۳۱۸ برابر جرم زمین و قطر آن ۱۱ برابر قطر زمین است که می‌تواند بیش از ۱۳۰۰ زمین را در خود جای دهد. این بدان معنی است که اگر مشتری به اندازه یک زمین بسکتبال باشد، زمین در برابر آن به اندازه یک دانه انگور خواهد بود.

مشتری هسته‌ای متراکم با ترکیب نامشخص دارد که توسط یک لایه غنی از هلیوم و هیدروژن فلزی مایع احاطه شده است، و ۸۰٪ تا ۹۰٪ قطر کره زمین امتداد دارد. اتمسفر مشتری مانند خورشید عمدتاً از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده است. ,لاوه بر آنها حاوی ترکیبات ساده و مختلفی همچون آب ، متان، سولفید هیدروژن، آمونیاک و فسفین است. فراوانی آنها در تروپوسفر (Troposphere) عمیق (با فشار کمتر از ۱۰ بار) حاکی از آن است که اتمسفر مشتری دارای کربن، نیتروژن، گوگرد و احتمالاً اکسیژن است. گازهای نجیب آرگون، کریپتون و زنون نیز نسبت به سطح خورشید به وفور وجود دارند، در حالی که نئون کمیاب‌تر است.

نوارهای رنگارنگی که مشتری را احاطه کرده‌اند، توسط وزش بادهای شدید شرقی-غربی در اتمسفر بالایی این سیاره ایجاد می‌شوند و بیش از ۵۳۹ کیلومتر در ساعت سرعت دارند. ابرهای سفید در مناطق روشن از بلورهای منجمد آمونیاک ساخته شده‌اند، در حالی که ابرهای تیره‌تری که در کمربندهای تیره مشاهده می‌شوند از مواد سایر شیمیایی تشکیل شده‌اند. عمیق‌ترین لایه‌های قابل مشاهده دارای ابرهای آبی رنگ هستند. به دور از ایستا بودن، نوارهای ابری با گذشت زمان تغییر می‌کنند، در داخل اتمسفر نیز ممکن است باران الماس ببارد. 

بیشتر بخوانید: راز لایه‌های رنگارنگ مشتری

نقطه قرمز مشتری

خارق العاده‌ترین ویژگی مشتری نقطه بزرگ سرخ رنگ آن است که اولین بار رابرت هوک (Robert Hooke) در سال ۱۶۶۴ آن را پیدا کرد. این نقطه یک طوفان بزرگ می‌باشد که بیش از ۳۰۰ سال در جریان است. وسعت این نقطه بزرگ قرمز تقریباً دو برابر زمین بوده و در خلاف جهت عقربه‌های ساعت حول مرکز خود با سرعت حدود ۴۳۰ تا ۶۸۰ کیلومتر در ساعت می‌چرخد. رنگ لکه عمدتاً از قرمز آجری به قهوه‌ای کمرنگ تغییر می‌کند، این رنگ‌ها احتمالاً به خاطر وجود مقادیر کمی گوگرد و فسفر در بلورهای آمونیاک موجود در ابرها است. این نقطه مدتی است که در حال کوچک شدن می‌باشد، اگرچه ممکن است نرخ آن در سال‌های اخیر کند شده باشد.

میدان مغناطیس مشتری

میدان مغناطیس عظیم الجثه مشتری در بین سیارات منظومه شمسی قوی‌ترین بوده و نزدیک به ۱۴ برابر قدرت میدان مغناطیس زمین است. به عقیده دانشمندان حرکت هیدروژن فلزی در هسته سیاره باعث ایجاد میدان مغناطیسی می‌شود.

این میدان الکترون‌ها، پروتون‌ها و سایر ذرات دارای بار الکتریکی را در کمربند پرتوزا که در پیرامون سیاره قرار دارد به دام می‌اندازد. این ذرات بسیار نیرومند هستند به گونه‌ای که می‌توانند به ابزارهای فضاپیماهایی که به سیاره نزدیک می‌شوند نظیر فضاپیمای گالیله، آسیب برسانند. مغناطیس کره مشتری حدود ۱ تا ۳ میلیون کیلومتر به سمت خورشید امتداد داشته و دارای یک دم با طول نزدیک به ۱ میلیارد کیلومتر است که در پشت سیاره قرار دارد.

مشتری امواج رادیویی قدرتمندی ایجاد می‌کند که در زمین قابل شناسایی هستند. این امواج به دو شکل اتفاق می‌افتند: فوران‌های قوی و تابش مداوم. فوران‌های قوی هنگامی ایجاد می‌شوند که قمر آیو، نزدیک‌ترین ماه مشتری و چهارمین آن‌ها از میان مرکز میدان مغناطیسی سیاره گذر می‌کند. تابش‌های پی‌درپی هم از سطح مشتری و ذرات پرانرژی کمربند پرتوزای مشتری می‌آیند.

مدار و چرخش

مشتری در یک مدار کم‌ و بیش بیضی شکل به دور خورشید می‌چرخد و هر سال آن برابر با ۱۲ سال زمین است. میانگین فاصله مشتری از خورشید ۷۷۸،۴۱۲،۰۲۰ کیلومتر است که ۵٫۲ برابر فاصله زمین از خورشید است. نزدیکترین فاصله این سیاره به خورشید ۷۴۰،۷۴۲،۶۰۰ کیلومتر و دورترین فاصله آن از خورشید ۸۱۶,۰۸۱,۴۰۰ میلیون کیلومتر است. 

چرخش مشتری به دور خود تندتر از هر سیاره دیگری در منظومه شمسی است. به طوری که هر شبانه روز این سیاره برابر با ۹ ساعت و ۵۶ دقیقه زمین است. این چرخش سریع باعث تحدب سیاره در استوا و تخت شدگی قطب‌ها می‌شود.

قمرهای مشتری

مشتری با چهار قمر بزرگ و بسیاری از قمرهای کوچک‌ در مدار خود، یک منظومه شمسی کوچک را تشکیل داده است. این سیاره ۷۹ قمر شناخته شده دارد که بیشتر آنها به نام معشوقه‌های خدایان رومی نامگذاری شده‌اند، از میان این ماه‌ها تعداد ۱۶ قمر بیش از ۱۰ کیلومتر قطر دارند. چهار قمر بزرگ مشتری با نام‌های آیو، اروپا، گانیمد و کالیستو که در سال ۱۶۱۰ توسط گالیله کشف شده‌اند به قمرهای گالیله‌ای مشهور هستند.

قمر گانیمد
قمر گانیمد

گانیمد (Ganymede) بزرگترین قمر منظومه شمسی است به گونه‌ای که حتی از عطارد و پلوتو نیز بزرگتر است. علاوه بر آن تنها قمر منظومه شمسی است که میدان مغناطیسی دارد. این قمر حداقل یک اقیانوس در میان لایه‌های یخی دارد، البته تخمین زده می‌شود که حاوی چندین لایه آب و یخ باشد که بر روی یکدیگر انباشته شده‌اند. گانیمد هدف اصلی کاوشگر اروپایی قمرهای یخی مشتری (JUICE) خواهد بود که قرار است در سال ۲۰۲۲ به فضا پرتاب شده و در سال ۲۰۳۰ وارد مدار مشتری شود.

قمر آیو
قمر آیو

آیو (Io) نزدیکترین قمر سیاره مشتری بوده و از نظر اندازه کمی بزرگ‌تر از ماه است. این قمر با داشتن ۴۰۰ آتشفشان، فعال‌ترین جسم آتشفشانی در منظومه شمسی است. گوگردی که از آتشفشان‌های این قمر فوران می‌شود به آن ظاهر زرد و نارنجی داده است. گرانش عظیم مشتری سبب جزر و مد در سطح جامد آیو شده و سطح آن را تا ارتفاع ۱۰۰ متر بالا می‌کشد، این فرآیند گرمای مورد نیاز برای فعالیت‌های آتشفشانی را فراهم می‌کند.

قمر اروپا
قمر اروپا

اروپا (Europa) دارای یک پوسته یخ زده است که بسیار مورد توجه دانشمندان است زیرا شواهد محکمی وجود دارد که نشان می‌دهد یک اقیانوس زیرسطحی در زیر پوسته یخی آن وجود دارد. این اقیانوس احتمالاً دو برابر حجم تمام اقیانوس‌های زمین آب دارد. برخی محققان معتقدند که این مکان احتمالاً جزو معدود مکان‌های منظومه شمسی است که ممکن است در آن حیات، حتی در مقیاس میکروسکوپی وجود داشته باشد.

در سال ۲۰۱۹ ناسا از ماموریت فضایی اروپا کلیپر (Europa Clipper) برای بررسی دقیق قمر اروپا خبر داد. این مأموریت هنوز در حالت تغییرات پی در پی است، اما اهداف فعلی آن شامل مطالعات پوسته یخی و اقیانوس زیرسطحی، ترکیب اقیانوس، یافتن نشانه‌هایی از فعالیت‌های زمین شناختی و تعیین احتمال حیات در قمر اروپا است. در این ماموریت کاوشگر کلیپر ۴۰ تا ۴۵ پرواز در اروپا انجام خواهد تا قابلیت سکونت پذیری قمر را بیازماید. ناسا اگرچه زمان آماده شدن این مأموریت را سال ۲۰۲۵ اعلام کرده، اما قصد دارد تا سال ۲۰۲۳ میلادی برای کاهش هزینه‌ها آن را آماده کند.

قمر کالیستو
قمر کالیستو

کالیستو (Callisto) سومین قمر بزرگ در منظومه شمسی و دومین قمر بزرگ مشتری پس از گانمید است. با این که قطر کالیستو برابر با ۹۹ درصد قطر عطارد است اما تنها یک سوم آن جرم دارد و به لحاظ دوری از مشتری چهارمین قمر گالیله‌ای است. این قمر کمترین بازتاب را در میان چهار قمر گالیله‌ای دارد که احتمالاً حاکی از سنگ‌های تیره و یا بی‌رنگ موجود در سطح آن است.

بیشتر بخوانید: ۱۰ شی غیرسیاره‌ای در منظومه شمسی

حلقه‌های مشتری

حلقه‌های مشتری
حلقه‌های مشتری

مشتری سه حلقه در اطراف استوای خود دارد، این حلقه‌ها در سال ۱۹۷۹ توسط کاوشگر وویجر ۱ کشف شدند. حلقه‌های مشتری بسیار ضعیف تر از حلقه‌های زحل هستند. حلقه اصلی صاف بوده و حدود ۳۰ کیلومتر ضخامت و بیش از ۶۴۰۰ کیلومتر عرض دارد.

حلقه ابر مانند داخلی هاله نام دارد و ضخامت آن حدود ۲۰۰۰۰ کیلومتر است، این حلقه بر اثر نیروهای الکترومغناطیسی ایجاد شده است. به این صورت که نیروهای الکترومغناطیسی ذرات را از حلقه اصلی دور نموده و حلقه هاله را ایجاد کرده‌اند. این حلقه از اواسط حلقه اصلی تا قسمت‌های بالایی ابرهای مشتری گسترش دارند. هر دو حلقه اصلی و هاله از ذرات کوچک گرد و غبار تشکیل شده‌اند.

حلقه سوم به دلیل شفافیت به گاسامر (Gossamer) معروف است. این حلقه نیز از سه حلقه تشکیل شده که بقایای میکروسکوپی سه قمر تبه (Thebe)، آمالتئا (Amalthea) و آدرستیا (Adrastea) است. ذرات گرد و غبار سازنده این حلقه کمتر از ۱۰ میکرون قطر دارند. موج‌های موجود در حلقه‌های مشتری همانند زحل، احتمالاً نشانه‌ای از برخورد دنباله‌دارها و سیارک‌ها است.

اکتشافات و تحقیقات

تاکنون هفت کاوشگر فضایی وویجر ۱، وویجر ۲، پایونر ۱۰، پایونر ۱۱، اولیسس، کاسینی‌ و نیوهورایزنز از کنار مشتری پرواز نموده‌اند، دو کاوشگر گالیله و جونو ناسا نیز به دور سیاره چرخیده‌اند. علاوه بر اینها، دو ماموریت در آینده برای بررسی قمرهای مشتری طراحی شده است: ماموریت کلیپر ناسا که تا اواسط دهه ۲۰۲۰ راه اندازی می‌شود و ماموریت جویس آژانس فضایی اروپا که در سال ۲۰۲۲ راه اندازی و قرار است پس از رسیدن به مشتری قمرهای گالیله‌ای را بررسی کند.

پایونیر ۱۰ نشان داد که کمربند تشعشع مشتری بسیار خطرناک است، پایونیر ۱۱ داده‌هایی درباره نقطه بزرگ قرمز  رنگ و تصاویری از مناطق قطبی مشتری ارائه داد. وویجر ۱ و ۲ به اخترشناسان کمک کردند تا اولین نقشه‌های دقیق ماهواره‌های گالیله را ایجاد کنند، حلقه‌های مشتری را کشف کردند، آتشفشان‌های گوگردی قمر آیو را آشکار و وجود رعد و برق در ابرهای مشتری را کشف کردند. اولیسس کشف کرد که بادهای خورشیدی تأثیر بسیار بیشتری از آنچه که قبلاً تصور می‌شد، بر میدان مغناطیس مشتری دارد. نیوهورایزنز نیز تصاویر نزدیکی از مشتری و بزرگترین قمرهای آن گرفت.

در سال ۱۹۹۵ کاوشگر گالیله یک کاوشگر به سمت مشتری فرستاد و برای اولین بار از نزدیک اتمسفر سیاره و میزان آب و سایر مواد شیمیایی موجود در آن را اندازه گیری کرد. در سال ۱۹۹۵ پس از پایان سوخت گالیله ناسا آن را به مشتری فرستاد تا در آنجا منحدم شود، این کاوشگر پس از حدود یک ساعت سقوط و کاوش در جو مشتری بر اثر فشار لایه‌های جوی منهدم شد.

در حال حاضر کاوشگر جونو تنها مأموریت فعال در مشتری است. جونو مشتری را از مدار قطبی مطالعه می‌کند تا چگونگی تشکیل این سیاره و سایر سیارات منظومه شمسی را بفهمد. یکی از یافته‌های مهم جونو این بود که هسته مشتری ممکن است بزرگتر از آنچه دانشمندان انتظار داشتند، باشد.

چگونه مشتری منظومه شمسی را شکل داده است

سیاره مشتری به عنوان عظیم‌ترین شیء موجود در منظومه شمسی پس از خورشید، با نیروی گرانش خود به شکل گیری این سامانه کمک کرده است. گرانش مشتری احتمالاً عامل دفع سیارات نپتون و اورانوس به سمت بیرون منظومه است. احتمالاً مشتری به همراه زحل در اوایل دوران تشکیل منظومه شمسی مانع از حرکت ذرات و سنگ‌ها به سمت سیارات داخلی شده‌اند. همچنین ممکن است این سیاره از بمباران زمین توسط سیارک‌ها جلوگیری کرده باشد، مطالعات اخیر نشان داده که مشتری می‌تواند بسیاری از آنها را جذب خود کند.

در مارس ۱۹۹۴ دنباله‌دار شومیکر-لوی ۹ (Shoemaker Levy-9) توسط گرانش عظیم مشتری به سوی این سیاره کشیده و با برخورد به اتمسفر آن متلاشی شد. اگر چنین برخوردی با زمین رخ می‌داد، گرد و غبار ناشی از برخورد در اتمسفر جلوی ورود نور خورشید را می‌گرفت و باعث سرد شدن زمین شده و احتمالاً حیات زمین را از بین می‌برد.

در حال حاضر میدان گرانشی مشتری سیارک‌های بیشماری را تحت تأثیر خود قرار داده که در اطراف مدار مشتری، بین این سیاره و مریخ یک کمربند سیارکی تشکیل داده‌اند و در حال چرخش به دور خورشید هستند. این سیارک‌ها تروجان (Trojan) نام دارند، سیارک‌های آگاممنون (Agamemnon) ، آشیل (Achilles) و هکتور (Hector) از جمله بزرگ‌ترین آنها هستند. نام این سیارک‌ها از ایلیاد اثر حماسی هومر شاعر نابینای یونانی، درباره جنگ تروا برگرفته شده است.

آیا مشتری می‌تواند میزبان حیات باشد؟

دمای هوا در ابرهای بالایی مشتری حدود ۱۴۵ درجۀ سانتیگراد زیر صفر است و با افزایش عمق افزایش می‌یابد. با افزایش عمق در اتمسفر بیرونی، دمای این سیاره به ۲۱ درجه سانتیگراد و فشار آن به ۱۰ برابر سطح زمین می‌رسد. دانشمندان تصور می‌کردند که اگر مشتری دارای حیات باشد، در این بخش بوده و چنین حیاتی در گازها خواهد بود، زیرا در این سطح هیچ بخش جامدی وجود ندارد. علاوه بر آن در اتمسفر مشتری بادهایی با سرعت بیش از ۵۰۰ کیلومتر در ساعت می‌وزند از این رو امکان وجود حیات در این سیاره غیرممکن است. با افزایش عمق در مرکز این سیاره دما بسیار زیاد و به حدود ۲۴ هزار درجه می‌رسد که داغ‌تر از سطح خورشید است.

 

تماشا کنید: اگر بخواهیم با فضاپیما در مشتری فرود بیاییم چه اتفاقی خواهد افتاد؟ (فیلم)

مطالب مشابه

ارسال نظر

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.