سیاره مشتری و هر آنچه که باید درباره آن بدانید

سیاره مشتری یا ژوپیتر معمولاً برای علاقه‌مندان به آسمان و «سر به هواها» یادآور لکه قرمز رنگ آن و ابرهای رنگارنگش است که حتی از پشت یک تلسکوپ کوچک نیز به راحتی می‌توان آن را دید. مشتری (که با نام‌های سیاره برجیس، هُرمُز، اورمزد و زاوش نیز شناخته می‌شود) پنجمین، بزرگ‌ترین و پرجرم‌ترین سیاره منظومه شمسی است که نام خود را از خدای «ژوپیتر» در افسانه‌های رومیان گرفته است و آن را معادل زئوس یونانیان می‌دانند.

این غول گازی (Gas giant) به قدری بزرگ است که دو برابر تمام سیاره‌های منظومه شمسی جرم دارد. مشتری اگر پرجرم‌تر و چگال‌تر بود، می‌توانست تبدیل به یک ستاره شود. از دیگر عجایب مشتری می‌توان به این اشاره کرد که روی این سیاره گازی طوفان‌های بسیار بزرگ و شدیدی در جریان است که انعکاس آن را در ابرهای این کره می‌بینیم. بزرگ‌ترین طوفان روی مشتری «لکه سرخ» نام دارد و به قدری بزرگ است که می‌توان دو سیاره به اندازه زمین در آن قرار داد.

سیاره مشتری به ما کمک کرد تا زاویه دیدمان را به جهان اطراف تغییر دهیم. گالیله برای اولین بار وقتی از پشت تلسکوپ به آسمان نگاه کرد، سیاره مشتری را دید که چهار قمر در اطراف خود دارد. این اولین باری بود که گردش جرم دیگری به اطراف یک کره آسمانی، به جز زمین را مشاهده می‌کردیم. رصدهای گالیله از چهار قمر معروف مشتری، یعنی گانیمد، آیو، کالیستو و اروپا نظریه کوپرنیک درباره جهان را تایید می‌کرد و برای اولین بار متوجه شدیم که زمین مرکز جهان نیست و همه اجرام منظومه شمسی به دور خورشید می‌چرخند.

در این متن به‌طور خلاصه به بررسی اطلاعات مربوط به سیاره مشتری می‌پردازیم و ۱۰ مورد از حقایق جالب و عجایب آن را با هم مرور خواهیم کرد.

۱. اندازه سیاره مشتری

با توجه به داده‌های ناسا، جرم سیاره مشتری دو برابر جرم تمام سیاره‌های منظومه شمسی است. اندازه این کره، که به‌درستی ژوپیتر نام دارد، به قدری بزرگ است که ۱۳۰۰ سیاره به اندازه زمین در آن قرار می‌گیرد. اگر سیاره مشتری را به اندازه یک زمین بسکتبال در نظر بگیریم، زمین در مقایسه با آن به اندازه یک موز است.

مشتری کوچک‌تر می‌شود

به طور کلی، جرم سیاره مشتری 2.5 برابر تمام سیاره‌های منظومه شمسی است و به تنهایی 318 برابر زمین جرم دارد. از آنجایی که تمام سیاره‌ها فرایند گرمایی داخلی خود را دارد، مشتری نیز از چنین مکانیزمی بی‌بهره نیست.

اما از آنجایی که فاصله مشتری با خورشید بسیار زیاد است، انرژی دریافتی این سیاره از خورشید بسیار کمتر از گرمایی است که به فضای بیرون خود منتقل می‌کند. همین باعث می‌شود که دمای این سیاره به مرور کمتر شود و اندازه آن کاهش یابد. منجمان تخمین می‌زنند که قطر مشتری در هر سال به اندازه دو سانتی‌متر کاهش می‌یابد.

۲. فاصله سیاره مشتری تا خورشید و زمین

به طور میانگین، سیاره مشتری در فاصله ۷۷۸ میلیون کیلومتری از خورشید به دور آن می‌چرخد و حدود ۵.۲ برابر فاصله زمین تا خورشید است. در نتیجه، نور خورشید با ۴۳ دقیقه تأخیر به مدار آن می‌رسد. این سیاره در نزدیکترین فاصله‌اش به ما در ۵۸۸ میلیون کیلومتری قرار دارد و در دورترین حالت ۹۶۸ میلیون کیلومتر از ما فاصله دارد.

نگهبان زمین

علی‌رغم این فاصله طولانی، ژوپیتر به زمین کمک می‌کند تا از خطرات فضایی احتمالی در امان بماند. میدان گرانشی این غول گازی به قدری زیاد است که تعداد زیادی از اجرام کمربند سیارکی را در اطراف خود نگه می‌دارد و از برخورد سیارک‌های بزرگ به زمین جلوگیری می‌کند.

میدان گرانشی ژوپیتر تا امروز بیش از ۱۱ هزار سیارک را در گروه‌هایی به‌دام انداخته که در نقاطی در اطراف مشتری به همراه آن به دور خورشید می‌چرخند. این اجرام به نام سیارک‌های تروجان شناخته می‌شوند که نام آن‌ها یادآور شخصیت‌هایی در ایلیاد هومر است.

البته سیاره ژوپیتر فقط از خطر کمربند سیارکی جلوگیری نمی‌کند، بلکه بعضی از دنباله‌دارها و سیارک‌های سرگردان را نیز به دام میدان گرانشی بسیار قوی خود می‌اندازد. اگر گرانش مشتری نبود، اجرامی مثل سیارکی که - احتمالاً - باعث انقراض دایناسورها شد، بیشتر به زمین برخورد می‌کردند.

۳. داخل کره مشتری

ترکیبات اتمسفر سیاره مشتری بسیار شبیه به خورشید است و بخش زیادی از آن را هیدروژن و هلیم تشکیل می‌دهد. منجمان اخیراً با داده‌هایی که از فضاپیمای جونو (Juno) دریافت کردند، متوجه شدند که هسته داخل سیاره مشتری مذاب به نظر می‌رسد و کاملاً جامد نیست. داده‌هایی که جونو ارسال کرده بود، در اعماق این سیاره حرکت‌های ناحیه‌ای نشان می‌داد.

هسته مشتری از جنس هیدروژن فلزی با درصد کمی فلز هلیم است. هیدروژن فلزی فازی ازهیدروژن در فشار بسیار بالا است که در آن اتم‌های هیدروژن، مانند یک فلز، به یک رسانای الکتریکی تبدیل می‌شوند.

ابرهایی با ضخامت ۷۱ کیلومتر و باران‌های الماس

در اعماق کمتر داخل سیاره مشتری، ابرهای رنگارنگی که روی سطح مشتری دیده می‌شوند، تا 71 کیلومتر ضخامت دارند. تصاویری که فضاپیمای کاسینی از ابرهای این سیاره مخابره کرده است، ابرهای متفاوت با ضخامت متفاوتی را در قطب جنوب مشتری نشان داد که ابرها در ارتفاعات بالاتری وجود داشتند و در ارتفاعات پایین‌تر دیگر ابری دیده نمی‌شد.

ابرهای سطحی و موازی با استوای سیاره مشتری با طوفانی‌هایی از شرق به غرب در آن شکل گرفته است که سرعت آن‌ها به بیش از ۵۳۹ کیلومتر بر ساعت می‌رسد. ابرهای سفید رنگ مشتری حاوی کریستال‌های یخ آمونیاک است و ابرهای تاریک‌تر ترکیبات شیمیایی دیگری نیز دارند.

یکی از عجایت سیاره مشتری این است که در اعماق این ابرها به قدری فشار بالاست که بارانی از الماس در آن می‌بارد. منجمان احتمال می‌دهند که قطعات الماس در اعماق مایعی از هیدروژن و هلیم در این سیاره ـ و سیاره زحل - غوطه‌ور باشند. فشار لایه‌های پایین‌تر به مراتب بیشتر است و می‌تواند این سنگ‌ها را ذوب کند و واقعا بارانی از الماس ببارد.

مشتری احتمالاً ستاره‌ای است که شکل نگرفته است

اخترشناسان دریافته‌اند که کره مشتری احتمالاً اولین سیاره‌ای است که در منظومه شمسی به‌وجود آمد. بررسی‌های ساختار داخل سیاره مشتری شباهت بسیار زیادی به خورشید نشان می‌دهد. به علاوه، گفتیم که اتمسفر آن مملو از هیدروژن و هلیم است که تمام خورشید از این دو تشکیل شده است. با این حال، سیاره مشتری، یا برجیس، جرم کافی ندارد تا بتواند در هسته خود همجوشی هسته‌ای انجام دهد.

احتمالاً می‌دانید که در مرکز بیشتر ستاره‌ها همجوشی هسته‌ای رخ می‌دهد که با آن انرژی خود را تامین می‌کنند. در هسته ستاره‌هایی مثل خورشید ما اتم‌های هیدروژن تحت فشار و انرژی بسیار زیادی به هم برخورد می‌کنند و اتم‌های هلیم را به وجود می‌آورند.

این فشار و انرژی با گرانش و چگالی یک ستاره به وجود می‌آید. اما سیاره مشتری قدرت چنین کاری را ندارد و حتی باید تا 75 برابر چگال‌تر می‌بود تا بتواند تبدیل به یک ستاره شود.

۴. میدان مغناطیسی مشتری

میدان مغناطیسی سیاره مشتری قطعاً یکی از عجایب این سیاره است. ژوپیتر قوی‌ترین میدان مغناطیسی را بین سیاره‌های منظومه شمسی دارد که تقریباً ۲۰ هزار برابر میدان مغناطیسی زمین است.

منجمان ناسا احتمال می‌دهند که داخل هسته هیدروژن فلزی سیاره مشتری مواد رسانای دیگری نیز وجود داشته باشد که با حرکت چرخی آن‌ها جریانی در هسته ایجاد می‌شود. این امر احتمالاً باعث ایجاد این میدان مغناطیسی قوی شده است.

میدان مغناطیسی مشتری گوگرد دی‌اکسید حاصل از فعالیت‌های آتشفشانی آیو و یون‌های هیدروژن داخل اتمسفر خود را در صفحه استوایی خود به دام می‌اندازد. چنین اتفاقی باعث ایجاد یک کمربند شوک قوسی شکل در اطراف مشتری می‌شود و می‌تواند به فضاپیمایی در آن فاصله آسیب برساند.

مغناطوسفر عظیم سیاره مشتری قمرهای آن را نیز از خطر بارهای خورشیدی در امان نگه می‌دارد.

۵. لکه سرخ سیاره مشتری چیست؟

یکی از معروف‌ترین مشخصه‌های ظاهری سیاره مشتری، طوفان قرمز رنگ آن است که به لکه سرخ شناخته می‌شود و دو برابر اندازه زمین است. این طوفان شبیه به یک گردباد در اتمسفر سیاره مشتری است که حالا بیش از ۳۰۰ سال روی آن باقی مانده و با سرعتی بین ۴۳۰ تا ۶۸۰ کیلومتر بر ساعت می‌وزد.

رنگ این طوفان معمولاً بین قرمز آجری مایل به قهوه‌ای است که حضور مقدار کمی گوگرد و فسفر آن را ایجاد کرده است. مدتی است که اندازه لکه سرخ کوچک می‌شود، اما منجمان احتمال می‌دهند که نرخ کوچک شدن اندازه آن در آینده کاهش یابد.

سیاره مشتری طوفان‌های معروف دیگری نیز دارد. یکی از آن‌ها طوفان‌های قطبی بزرگ آن است که با جریان همرفتی در نواحی قطبی آن شکل گرفته است.

۶. سرعت حرکت مشتری؛ سریع‌ترین حرکت وضعی در منظومه شمسی

با اینکه سیاره مشتری یا برجیس جرم و حجم بسیار بزرگی دارد، در کمترین زمان در بین سیاره‌های منظومه شمسی به دور خود می‌چرخد. سرعت زاویه‌ای این سیاره 12.6 کیلومتر بر ساعت است و کمتر از 10 ساعت طول می‌کشد تا یک دور کامل به دور خود بچرخد.

این سرعت زاویه‌ای بالا باعث شده است تا سیاره برجیس کمی در قطب‌ها پهن‌تر و در استوا برآمده‌تر باشد.

برخلاف اینکه سرعت حرکت وضعی این سیاره بالا است، برجیس با سرعت حدود ۴۷٬۰۰۰ کیلومتر بر ساعت در مدار خود دور خورشید حرکت می‌کند. یعنی حدود 12 سال طول می‌کشد تا مشتری یک بار مدار خود را در اطراف خورشید بپیماید.

۷. معشوقه‌های ژوپیتر؛ قمرهای فراوان سیاره مشتری

سیاره مشتری ۷۹ قمر شناخته‌شده دارد که بیشتر آن‌ها نام معشوقه‌ها و فرزندان «ژوپیتر»، خدای بزرگ رومیان باستان، را دارند. سیاره ژوپیتر چهار قمر یا معشوقه بزرگ و معروف دارد که آیو، اروپا، گانیمد و کالیستو نام دارند و برای اولین بار گالیله آن‌ها را کشف کرد. به همین خاطر، این قمرها به نام قمرهای گالیله‌ای نیز شناخته می‌شوند.

گانیمد (Ganymede) بزرگترین قمر منظومه شمسی است که قطر آن حتی بزرگتر از پلوتو و عطارد است. به علاوه، این تنها قمر در منظومه شمسی است که میدان مغناطیسی مستقلی برای خود دارد. در اعماق گانیمد اقیانوس‌هایی جریان دارند که بین لایه‌های یخ گیر افتاده‌اند. البته اخترشناسان به‌تازگی دریافته‌اند که این قمر چندین لایه از یخ و آب دارد که روی یکدیگر قرار گرفته‌اند.

آیو (Io) خانه فعال‌ترین آتشفشان‌های منظومه شمسی است و در یک قفل گرانشی با سیاره مشتری قرار دارد. این قفل گرانشی باعث می‌شود تا همیشه یک سوی آیو به سمت مشتری باشد که این موضوع موج‌هایی تا ارتفاع صد متر در لایه‌های جامد آن به وجود می‌آورد. این قفل گرانشی فعالیت‌های آتشفشانی در این قمر ایجاد می‌کند که هر ثانیه تا یک تن از مواد داخل آیو را به بیرون پرتاب می‌کند.

قمر اروپا (Europa) بیشتر از یخ و آب است و در زیر آن اقیانوسی از آب مایع به اندازه دو برابر اقیانوس‌های زمین جریان دارد. بخشی از آب این اقیانوس‌ها از قطب جنوب اروپا به فضای بیرون می‌رود.

کالیستو (Callisto) در بین چهار قمر گالیله‌ای مشتری کمترین نور را بازتاب می‌کند و منجمان احتمال می‌دهند که سطحی تیره داشته باشد. طبق داده‌های ناسا، در زیر لایه‌های این قمر احتمالاً اقیانوسی پنهان وجود داشته باشد.

سایر قمرهای مشتری بسیار کوچک هستند و قطری کمتر از 10 کیلومتر دارند. از آنجایی که شکل بیشتر این قمرها کروی نیست، منجمان احتمال می‌دهند که آن‌ها سیارک‌هایی باشند که به دام گرانش مشتری افتاده و مداری پایدار در اطراف آن ساخته‌اند.

۸. احتمال وجود حیات میکروبی در برخی از قمرهای مشتری

از آنجایی که سطح مشتری شرایط پیچیده‌ای دارد، هر چیزی که از فضای خارج وارد اتمسفر آن شود، به محض ورود به دام طوفان‌های آن می‌افتد و هر چه به اعماق مشتری برود، شرایط سخت‌تری را تجربه می‌کند. به همین دلیل، احتمال بسیار کمی وجود دارد که بتوانیم حیات فرازمینی در مشتری پیدا کنیم. اما شرایط برخی از قمرهای آن متفاوت است.

چهارمین قمر بزرگ مشتری، اروپا شاید شرایط مناسبی برای حضور حیات داشته باید. سطح این قمر پوشیده از یخ‌هایی است که تا کیلومترها ادامه پیدا می‌کند، اما در زیر این یخ‌ها اقیانوسی از آب مایع وجود دارد که می‌تواند بستری برای حضور حیات میکروبی باشد.

قمر اروپا با نیروهای کشندی وارده از مشتری و سایر قمرها منبسط و منقبض می‌شود که همین این قمر را گرم می‌کند. این گرما لایه‌های زیرین یخ‌های اروپا را ذوب می‌کند و اقیانوسی از آب مایع در آنجا ایجاد کرده است.

در سال‌های گذشته، فضاپیمای جونو برای اولین بار از قطب شمال این قمر هیجان‌انگیز تصویربرداری کرد و مشخص شد که آتشفشان‌هایی در اعماق اروپا وجود دارد. با این شرایط، احتمال وجود حیات میکروبی روی این قمر افزایش یافت و این قمر حالا یکی از امیدهای ما برای یافتن حیات فرازمینی در منظومه شمسی است.

۹. حلقه‌های مشتری

فضاپیمای وویجر-۱ برای اولین بار در سال ۱۹۷۹ میلادی (۱۳۵۸ خورشیدی) از سه حلقه باریک و استوایی مشتری تصویربرداری کرد. به این ترتیب، حلقه‌های سیاره مشتری یا ژوپیتر نیز بعد از حلقه‌های زحل به یکی از عجایب منظومه شمسی تبدیل شدند.

این حلقه‌ها نسبت به حلقه‌های زحل بسیار باریک‌تر هستند. آن‌ها در واقع رشته‌ای از غبارند که برخی از قمرهای مشتری به بیرون پرتاب کرده و به دام گرانشی مشتری افتاده‌اند.

همچنین برخورد سیارک‌ها با قمرهای مشتری می‌تواند یکی دیگر از منابع مواد موجود در حلقه‌ها باشد. از آنجایی که میدان گرانشی سیاره مشتری بسیار قوی است، به جای اینکه آوار حاصل از برخوردها به سطح قمر برگردد، در مداری به دور مشتری قرار می‌گیرد.

۱۰. مأموریت‌ها به مقصد بزرگ‌ترین سیاره منظومه شمسی

معروف‌ترین مأموریت کاوش سیاره مشتری، فضاپیمای جونو ناسا است که از سال ۲۰۱۶ میلادی (۱۳۹۵ خورشیدی) در مدار این سیاره است. قرار بود این مأموریت فقط ۲۰ ماه ادامه داشته باشد، اما از آنجایی که جونو همچنان می‌توانست تصاویر و صداهای شگفت‌انگیزی از مشتری برای ما ارسال کند، ناسا این ماموریت را تا ۲۰۲۵ میلادی (۱۴۰۴ خورشیدی) تمدید کرد.

تا امروز هفت مأموریت از نزدیکی سیاره مشتری عبور کرده‌اند: پایونیر-۱۰ (Pioneer 10)، پایونیر-۱۱، وویجر-۱، وویجر-۲، یولیسس، کاسینی و نیو هورایزنز (New Horizons). تاکنون فقط دو مأموریت جونو و گالیله ناسا در مدار مشتری قرار گرفته‌اند.

جمع‌بندی

سیاره مشتری، ژوپیتر یا برجیس بزرگ‌ترین سیاره منظومه شمسی است و نقشی بزرگ در شکل‌گیری و تکامل آن ایفا کرده است. همان‌طور که دیدیم، گالیله اولین بار با رصد قمرهای این سیاره نظریات کوپرنیک را تأیید و انقلابی را در کیهان‌شناسی ایجاد کرد.

اما حقایق و عجایب کره گازی مشتری رازهای بسیار بیشتری را درباره منظومه شمسی و فضا در خود دارند. در این مقاله به بررسی ۱۰ دسته از حقایق و عجایب سیاره مشتری پرداختیم. از جمله طوفان‌های بزرگ سطح آن، باران‌های الماس در ابرهای این غول گازی، ترکیبات و ساختار داخل سیاره مشتری، قمرهای فراوان و کنجکاوی‌برانگیز آن و حلقه‌هایش.

با پیشرفت تکنولوژی‌های رصدی و اعزام مأموریت‌های فضایی، دانش ما روزبروز از این سیاره بیشتر می‌شود ــ دانشی که همچنان می‌تواند نقشی کلیدی در فهم ما از کل عالم هستی داشته باشد.

ما همچنان در ابتدای راه شناخت ژوپیتر یا مشتری، دومین کره گازی بزرگ منظومه شمسی بعد از خورشید، هستیم و بسیاری از این حقایق می‌توانند در آینده دستخوش تغییر شوند یا در کنار حقایقی جدیدتر به ما در فهم بیشتر چگونگی کارکرد پدیده‌های نجومی و حتی زمین و حیات منشأ خودمان کمک کنند.