مقدمة عن كوكب المشتري
كوكب المشتري هو الكوكب الخامس من المجموعة الشمسية، وهو إلى حد بعيد أكبر كوكب في المجموعة الشمسية حيث يعد أكبر من ضعف كتلة جميع الكواكب الأخرى مجتمعة، ويمتلك المشتري حلقات عبارة عن سحب باردة ورياح من الأمونيا والمياه تحيط به، وتطفو في جو من الهيدروجين والهيليوم وهي، على العكس من حلقات زحل الشهيرة، ضعيفة جدًا وتتكون من الغبار وليس الجليد، ويتميز المشتري ببقعة حمراء تمثل عاصفة عملاقة حجمها أكبر من الأرض احتدمت لمئات السنين، وبالإضافة إلى الحلقات يحيط بالمشتري عشرات الأقمار.[1]
استكشاف كوكب المشتري
كانت أول مركبة فضائية تزور كوكب المشتري عن قرب هي بايونير 10 التابعة لناسا في عام 1973، وأعقب تلك المهمة زيارة أخرى بواسطة المركبة بايونير 11 في عام 1974، وفي عام 1979 حلقت المركبة الفضائية فوييجر التابعة لناسا إلى كوكب المشتري وأرسلت العديد من الصور الشهيرة التي يعرفها الجميع، وبعد ذلك تمكن مسبار يوليسيس الشمسي ومركبة كاسيني الفضائية التابعة لوكالة ناسا، ونيو هورايزونز، من التحليق حول الكوكب.
كانت المركبة الفضائية الوحيدة التي دارت حول المشتري فعليًا هي غاليليو التابعة لوكالة ناسا والتي دخلت إلى المدار في عام 1995، وقد أرسلت من أجل مراقبة بعض الأقمار والتعرف أكثر على الكوكب، ويُنسب إلى غاليليو أنها أول مركبة فضائية لمراقبة مذنب يصطدم بكوكب المشتري، وأول من قاس الضغط الجوي الساحق للمشتري، وقد كشفت البعثة أيضًا أدلة على وجود مياه مالحة تحت سطح أقمار المشتري يوروبا وغانيميد وكاليستو، وكشفت كذلك عن كثافة النشاط البركاني على قمر أيو.
قد يكون التاريخ الدقيق لكوكب المشتري غير معروف، ولكن بات من المعلوم الكثير من الحقائق حول الكوكب، وحتى الآن يخطط العلماء للمهمة التالية ويأملون في اكتشاف المزيد عن الكوكب بصورة خاصة وعن نظام جوفيان - مصطلح يطلق على العمالقة الغازية - بصورة عامة.[2]
أقمار كوكب المشتري
منذ وقت قريب كان المشتري يُعرف بملك الأقمار بما يمتلكه من 79 قمر معروف، وفي الآونة الأخيرة انتزع كوكب زحل هذا اللقب من المشتري بعدد أقمار يبلغ 82 قمر، مع الأخذ في الاعتبار أن هذه التصنيفات يمكن أن تتغير باستمرار مع الاكتشافات.
من أصل 79 قمر للمشتري يبلغ قطر 63 أقل من 10 كيلو متر (6.2 ميل) ولم يُكتشف ذلك إلا بعد عام 1975، أما الأقمار المتبقية وخاصة Io، ويوروبا، وجانيميد وكاليستو فهي كبيرة بما يكفي لرؤيتها من الأرض بمساعدة المناظير، وهي من بين أكبر الأقمار التي اكتشفت في النظام الشمسي مع تخصيص قمر جانيميد بالذكر كونه الأكبر من بين جميع الأقمار في نظام المجموعة الشمسية، ويحتوي المشتري على أقمار منتظمة وأقمار غير منتظمة مع المزيد من التقسيمات الفرعية كالتالي:[3]
- الأقمار المنتظمة (Regular moons): تتكون أقمار المشتري المنتظمة من أقمار غاليليو ومجموعة داخلية من 4 أقمار صغيرة بأقطار أقل من 200 كيلو متر (124 ميل)، ومدارات يقل نصف قطرها عن 200.000 كيلو متر (124.274 ميل) وجميعها تمتلك ميول مدارية أقل من نصف درجة، ويعتقد أن هذه الأقمار قد تشكلت مع المشتري حيث أن لها مدارات دائرية تقريبًا بالقرب من مستوى خط استواء المشتري.
- جانيميد (Ganymede): وهو أكبر قمر صناعي معروف في النظام الشمسي، وتاسع أكبر جسم في النظام الشمسي بقطر 5.268 كيلو متر (3.273 ميل) وهو أكبر بنسبة 8% من كوكب عطارد على الرغم من كونه ضخمًا بنسبة 45% فقط، وهو القمر الوحيد المعروف أنه يمتلك مجالًا مغناطيسيًا.
خارج كوكب المشتري يعد جانيميد القمر السابع الذي يكمل مدارًا حول المشتري في حوالي 7 أيام أرضية، ويتألف في الغالب من كميات متساوية من صخور السيليكات والجليد المائي وله قلب سائل غني بالحديد ومحيط داخلي يعتقد أنه يحتوي على مياه أكثر من جميع محيطات الأرض مجتمعة، وثلث سطحه مغطى بالمناطق المظلمة مع الفوهات الصدمية الناتجة عن الاصطدامات العنيفة والتي تتقاطع مع الأخاديد والحواف الكبيرة التي تشكلت بسبب النشاط التكتوني الناجم عن تسخين المد والجزر، ويمتاز القمر بجو رقيق يتكون من الأكسجين والأوزون وعناصر أخرى، ولذلك يعتقد العلماء أنه يمكن العيش في محيط القمر جانيميد إلا أن هذا غير مثبت.
- أيو (Io): يبلغ نصف قطره 1.821 كيلو متر (1.131 ميل)، وهو أكبر بقليل من قمر الأرض وهو الأعمق وثالث أكبر أقمار جاليتر الأربعة، وهو رابع أكبر قمر في النظام الشمسي بأعلى كثافة وأقل كمية من جزيئات الماء لأي جسم فلكي معروف في النظام الشمسي، وهو الجسم الأكثر نشاطًا جيولوجيًا في النظام الشمسي الذي يحتوي على أكثر من 400 بركان نشط، ويرجع هذا النشاط الجيولوجي الشديد إلى تسخين المد والجزر الناجم عن الاحتكاك المتولد داخل المناطق الداخلية للقمر.
يحتاج قمر أيو إلى يوم أرضي واحد ليدور حول المشتري، وكما ذُكر يمتاز هذا القمر بنشاط بركاني كبير حيث تنتج العديد من براكينه أعمدة تبلغ 500 كيلو متر (300 ميل) فوق السطح، وساهمت بتكوين أكثر من 100 جبل من خلال الضغط الكبير في قاعدة قشرته، وبعض قمم هذه الجبال أعلى من جبل إيفرست، ويُذكر أن أيو يتكون بصورة أساسية من صخور سيليكات تحيط بنواة حديدية منصهرة.
- يوروبا (Europa): وهو أصغر أقمار غاليليو الأربعة وسادس أكبر الأقمار في النظام الشمسي، وهو أصغر قليلاً من قمر الأرض بقطر 3.100 كيلو متر (1.900 ميل) ويتكون في الأساس من صخور سيليكات وله قشرة جليدية مائية وقلب من الحديد والنيكل، والغلاف الجوي للقمر رقيق ويتكون بصورة أساسية من الأكسجين، وسطحه أملس للغاية لدرجة أنه يُصنف بأنه أنعم من أي جسم صلب معروف في النظام الشمسي، وقد أدى ذلك إلى فرضية وجود محيط مائي تحته والذي يمكن أن يؤوي حياة خارج كوكب الأرض، وفي الوقت الحالي يعد يوروبا الأقرب إلى أن يكون أكثر الأماكن صلاحية للحياة أو التطور وبالتالي فهو واحد من أكثر الأجسام التي دُرس عن كثب في النظام الشمسي.
- كاليستو (Callisto): هو ثاني أكبر قمر لكوكب المشتري وثالث أكبر قمر في النظام الشمسي بعد قمر جانيميد وتيتان (قمر زحل)، ويبلغ قطره حوالي 4.821 كيلو متر (2.995 ميل)، وهو أبعد قمر جاليلي يدور حول زحل على مسافة 1.8 مليون كيلو متر، ولا يقع ضمن الرنين المداري مثل أقمار الجليل الثلاثة الأخرى وبالتالي لا يتعرض للتسخين مثل الآخرين، وهو كذلك الأقل تأثراً بالغلاف المغناطيسي للمشتري من الأقمار الداخلية الأخرى بسبب مداره البعيد.
يتكون كاليستو بصورة أساسية من كميات متساوية من الصخور والجليد بكثافة حوالي 1.83 جم / سم 3 وهو أدنى مستوى لسوائل المشتري، وتشير التحقيقات التي أجرتها المركبة الفضائية جاليليو إلى أن كاليستو لديه قلب سيليكات وربما محيط تحت سطح الماء السائل على أعماق 100 كيلو متر، ومن المثير للاهتمام أن سطح كاليستو هو الأقدم والأكثر ثقلاً في النظام الشمسي وله جو رقيق للغاية يتكون من ثاني أكسيد الكربون والأكسجين الجزيئي، وبسبب وجود محيط داخل كاليستو يفتح ذلك إمكانية أن يؤوي القمر الحياة ولكن يعتقد أن الظروف أقل مواتاة من قمر أوروبا، بالإضافة إلى ذلك يعد كاليستو الكوكب الأكثر ملاءمة لبناء قاعدة بشرية من أجل الاستكشاف المستقبلي لنظام جوفيان بسبب انخفاض مستويات الإشعاع.
- أقمار غير منتظمة (Irregular Moons): وهي أقمار صغيرة ولها مدارات بيضاوية ومائلة ويُعتقد أنها ناتجة عن كويكبات أو أجزاء من الكويكبات، وعلى الرغم من أن عددها غير معروف إلا أنه يمكن تقسيمها إلى أقسام فرعية أو مجموعات تشترك فيما بينها في العناصر المدارية وبالتالي قد يكون لها أصل مشترك، ويشمل ذلك على:
* مجموعة هيماليا (Himalia): مجموعة من الأقمار متجمعة مع مدارات حوالي 11 مليون إلى 12 مليون كيلو متر (6 إلى 7 مليون ميل) من المشتري.
* مجموعة أنانك (Ananke): مجموعة ذات مدار رجعي بحدود غير واضحة إلى حد ما بمتوسط 21 مليون كيلو متر (13 مليون ميل) من المشتري بمتوسط ميل 149 درجة.
* مجموعة كارم (Carme): مجموعة ذات مدار رجعي متميز إلى حد ما يبلغ متوسطه 23 مليون كيلو متر (14 مليون ميل) من المشتري بمتوسط ميل 165 درجة.
* مجموعة باسيفي (Pasiphae): مجموعة رجعية متفرقة تغطي جميع الأقمار الخارجية.
هنالك أيضًا ثلاثة أقمار غير منتظمة تبرز من هذه المجموعات، وهي:
* ثيميستو (Themisto): يدور في منتصف المسافة بين أقمار الجليل ومجموعة هيماليا.
* كاربو (Carpo): يوجد على الحافة الداخلية لمجموعة أنانك ويدور حول المشتري في اتجاه "Prograde" وهو نوع من حركة الأجسام الفلكية وتُعرف أيضًا بالحركة المباشرة.
* فاليتو (Valetudo): يتداخل هذا القمر مع المجموعات الرجعية وقد يؤدي إلى تصادمات مستقبلية مع تلك المجموعات.
طبقات الغاز في كوكب المشتري
يتكون المشتري في الغالب من الهيدروجين مع القليل من الهليوم نسبيًا، وتساهم الآثار الصغيرة للغازات الأخرى أيضًا في تكوين الكوكب، حيث تملأ هذه الغازات الكوكب بأكمله وتنحدر وصولاً إلى قلب الكوكب، وعلى السطح يتساوى الضغط مع ضغط سطح الأرض، ولكن هذا لا يعطي فرصة للوقوف على سطح المشتري حيث إنه ليس صلبًا، وتحت السطح يصبح الغاز سائلاً وصولاً إلى النواة المركزية.
داخل مناطق الغاز تختلف درجة الحرارة في طبقات الغلاف الجوي للمشتري، فمن السطح إلى حوالي 30 ميل (50 كيلو متر) لأعلى تنخفض درجة الحرارة أثناء الصعود بدءًا من 100 درجة مئوية تحت الصفر (150 فهرنهايت تحت الصفر) إلى 160 درجة مئوية تحت الصفر (260 فهرنهايت تحت الصفر)، وفي الطبقة التالية تزداد درجة الحرارة مع الارتفاع وتعود إلى 150 فهرنهايت تحت الصفر مرة أخرى، أما درجات الحرارة في الجزء العلوي من الغلاف الجوي فيمكن أن تصل إلى 1340 فهرنهايت (725 درجة مئوية) بعد أكثر من 600 ميل (1000 كيلو متر) فوق سطح الكوكب.[4]