دراسة: أورانوس ونبتون يحتويان على كميات هائلة من الميثان المتجمّد

أشارت دراسة جديدة إلى أن عملاقي الجليد أورانوس ونبتون ليسا مائيين تمامًا كما كان يعتقد سابقًا؛ فقد يحتويان أيضًا على كميات هائلة من الميثان المتجمد. ما قد يحل لغز كيفية تشكلهما.

ويعتقد علماء الفلك منذ فترة طويلة أن العملاقين الجليديين أورانوس ونبتون غنيان بالمياه المتجمدة. ومع ذلك، تشير دراسة جديدة إلى أنهما قد يحتويان أيضًا على أطنان من جليد الميثان. ويمكن أن تساعد النتائج الجديدة في حل اللغز حول كيفية تشكل هذه العوالم الجليدية. وذلك وفق ما ذكر موقع «لايف ساينس» العلمي.

ولا يزال الكثير عن أورانوس ونبتون غير معروف. فلم يكن لدى هذه العوالم الجليدية العملاقة سوى زائر واحد فقط هي المركبة الفضائية (فوييجر 2)، التي حلقت بالقرب منهما في الثمانينيات. ونتيجة لذلك، ليس لدى العلماء سوى فكرة ضبابية عن تركيباتهما؛ على سبيل المثال، أنهما يحتويان على كميات كبيرة من الأكسجين والكربون والهيدروجين.

ولمعرفة المزيد حول مكونات أورانوس ونبتون، ابتكر علماء الفلك نماذج تتوافق مع الخصائص الفيزيائية التي قامت (فوييجر 2) والتلسكوبات الأرضية بقياسها. إذ تفترض العديد من النماذج أن الكواكب تحتوي على غلاف رقيق من الهيدروجين والهيليوم؛ طبقة أساسية من الماء المضغوط فائق التأين والأمونيا؛ ونواة صخرية مركزية. (الماء هو ما يمنحها صفة العملاق الجليدي).

وتشير بعض التقديرات إلى أن أورانوس ونبتون قد يحتوي كل منهما على 50000 ضعف كمية المياه الموجودة في محيطات الأرض. لكن مؤلفي الدراسة الجديدة يقولون إن هذه النماذج تتجاهل الطريقة التي تشكل بها العملاقان الجليديان؛ فعندما اتحد أورانوس ونبتون من سحابة الغبار المحيطة بالشمس الفتية، التهما أو تراكما أجساما تسمى الكواكب المصغرة.

وفي هذا الاطار، يقول فريق الدراسة «إن هذه الكواكب المصغرة تشبه المذنبات الحالية مثل 67P/Churyumov-Gerasimenko، والتي تنشأ في حزام كويبر؛ وهي منطقة على شكل كعكة من الأجسام الجليدية خارج مدار نبتون».

وعلى عكس عمالقة الجليد التي يُفترض أنها غنية بالمياه، فإن جزءًا كبيرًا من هذه الأجسام الشبيهة بالكواكب الصغيرة غني بالكربون. إذًا «كيف يمكن تشكيل عملاق جليدي من وحدات بناء فقيرة بالجليد؟» .

صور جديدة تكشف: «نبتون» و«أورانوس» ليسا بالألوان التي كنا نظنها

كشفت صور جديدة أن «نبتون» و«أورانوس» يشبهان بعضهما أكثر مما كان يُعتقد سابقاً.

يظن الكثير من الناس أن «نبتون» لونه أزرق غني، و«أورانوس» أكثر خضرة، وفقاً لشبكة «سكاي نيوز».

مع ذلك، وجد البروفيسور باتريك إيروين من جامعة أكسفورد وفريقه أن العملاقين الجليديين، أبعد الكواكب في نظامنا الشمسي، لهما ظل مماثل من اللون الأزرق المخضر.

ويشير الخبراء إلى أن فكرة أن كلا الكوكبين لهما ألوان مختلفة نشأت لأن الصور التي تم التقاطها لهما في القرن العشرين - بما في ذلك بواسطة مهمة «فوييجر 2» التابعة لوكالة الفضاء الأميركية (ناسا) في الثمانينات - سجلت بألوان منفصلة.

تمت إعادة دمج الصور أحادية اللون لاحقاً لإنشاء صور ملونة مركبة، لم تكن دائماً متوازنة بدقة للحصول على صورة ملونة حقيقية.

وفي حالة «نبتون» على وجه الخصوص، غالباً ما كانت هذه المركبات مصنوعة باللون الأزرق جداً.

يقول العلماء إن الصور المبكرة لـ«نبتون» من «فوييجر 2» تم تحسينها بقوة لتكشف بشكل أفضل عن السحب والأشرطة والرياح التي تشكل ما نعتقد أنه شكل الكوكب.

وقال البروفيسور إيروين: «على الرغم من أن صور (فوييجر 2) المألوفة لـ(أورانوس) نُشرت في شكل أقرب إلى اللون (الحقيقي)، فإن صور (نبتون) كانت في الواقع ممتدة ومحسنة، وبالتالي تم تحويلها إلى اللون الأزرق بشكل مصطنع».

وتابع: «على الرغم من أن اللون المشبع صناعياً كان معروفاً في ذلك الوقت بين علماء الكواكب - وتم إصدار الصور مع تعليقات تشرحه - فإن هذا التمييز قد ضاع مع مرور الوقت».

وأضاف: «بتطبيق نموذجنا على البيانات الأصلية، تمكنا من إعادة تشكيل التمثيل الأكثر دقة حتى الآن للون كل من (نبتون) و(أورانوس)».

في الدراسة الجديدة، استخدم الباحثون بيانات من التصوير الطيفي لتلسكوب «هابل» الفضائي «STIS» والمستكشف الطيفي متعدد الوحدات «MUSE» الموجودين على التلسكوب الكبير جداً التابع للمرصد الجنوبي الأوروبي.

في كل من «STIS» و«MUSE»، كل بيكسل عبارة عن طيف مستمر من الألوان، مما يعني أنه يمكن معالجة الملاحظات لتحديد اللون الظاهري الحقيقي لـ«أورانوس» و«نبتون».

استخدم الباحثون البيانات لإعادة توازن الصور الملونة المركبة التي سجلتها كاميرا «Voyager 2»، وكذلك الكاميرا واسعة النطاق «3» التابعة لتلسكوب «هابل» الفضائي.

ومع ذلك، وجدت الدراسة أيضاً أن «نبتون» لديه إشارة طفيفة إلى اللون الأزرق الإضافي، والذي يكشف النموذج أنه ناتج عن طبقة ضباب على ذلك الكوكب.

وتقدم الدراسة أيضاً إجابة للغموض الذي طال أمده حول سبب تغير لون «أورانوس» قليلاً خلال مداره حول الشمس الذي يبلغ 84 عاماً.

ووفقاً للنتائج، يرجع ذلك إلى مدى سماكة بعض الغازات في القطبين الشمالي والجنوبي للكوكب، وكيف تظهر عندما يكون هذان القطبان أقرب إلى الشمس.

دلائل جديدة لاحتواء أحد أقمار أورانوس على الماء

تشير الدلائل الجديدة إلى أن واحدًا أو اثنين من الأقمار السبعة والعشرين المعروفة لعملاق الغاز (أورانوس) ربما يأوي محيطات سائلة تحت سطحه الخارجي القشري من الصخور والجليد. حيث أن من المتوقع أن يكون كلا من القمرين اللذين يدوران حول أورانوس «ميراندا» و«آرييل» أحدهما أو كلاهما قد يحتوي على محيطات من الماء.
البيانات، التي جاءت من مهمة «فوييجر 2» التي حلقت عبر الكوكب في طريقها إلى الفضاء الخارجي منذ ما يقرب من 40 عامًا (وهي المركبة الفضائية الوحيدة التي قامت بذلك على الإطلاق) تشكل حالة ممتازة لإرسال مسبار آخر إلى أورانوس، وفق ما يقول عالم الفلك إيان كوهين بجامعة جونز هوبكنز للفيزياء التطبيقية، والذي يضيف «اتضح أن هذا يمكن أن يكون هو الحال بالنسبة للبيانات الأقدم مما نحن عليه الآن. إنه يظهر فقط مدى أهمية الذهاب إلى نظام واستكشافه بشكل مباشر».
وقدم كوهين وفريقه نتائج بحثهم التي توصلوا إليها في 16 مارس (آذار) في المؤتمر الرابع والخمسين لعلوم القمر والكواكب حيث تم قبول البحث للنشر برسائل البحوث الجيوفيزيائية، وذلك وفق موقع «ساينس إليرت» العلمي المتخصص.
فعندما حلقت «فوييجر 2» فوق أورانوس عام 1986 التقطت أداة الجسيمات المشحونة منخفضة الطاقة الخاصة بها شيئًا غريبًا (الجسيمات المشحونة التي يبدو أنها محاصرة في مناطق معينة من الغلاف المغناطيسي لأورانوس. كان ينبغي أن تنتشر لكنها ظلت محصورة في خط الاستواء بالقرب من مداري ميراندا وآرييل).
في ذلك الوقت، اعتقد العلماء أن المظهر الغريب كان مؤشرا على حقن إلكترونات نشطة من مصدر مثل عاصفة فرعية في المجال المغناطيسي لأورانوس. ولكن عند إلقاء نظرة فاحصة، وجد كوهين وزملاؤه أن الإلكترونات لا تظهر الخصائص المتوقعة من الحقن الفرعي. وقد أدى بالعلماء أن يعودوا إلى المربع الأول في محاولة لفهم من أين أتت الإلكترونات. فقالوا «إن من الأمور ذات الأهمية الخاصة، زاوية ميل الإلكترونات؛ وزاوية متجه السرعة بالنسبة إلى المجال المغناطيسي».
ومن أجل الحفاظ على الزاوية التي لاحظتها «فوييجر 2» ستكون هناك حاجة إلى مصدر ثابت للإلكترونات مهم بما يكفي للتغلب على التشتت والفقدان الذي قد يحدث بسبب موجات البلازما في الغلاف المغناطيسي للكواكب.
وبدون مصدر من هذا النوع وفي المكان الصحيح وفي الزاوية اليمنى، حدد الفريق من خلال النمذجة ان توزيع الزاوية للإلكترونات سيصبح منتظمًا في غضون ساعات فقط.
وبالتعمق ببيانات «فوييجر 2» بحث الفريق عن مثل هذا المصدر. فيما أظهرت نمذجتهم حدًا أقصى واضحًا لا يمكن إنكاره في الفضاء بين «ميراندا» و«آرييل»، ما يشير إلى مصدر للأيونات النشطة في تلك المنطقة.
وفي هذا الاطار، حقق العلماء بعض التقدم بالنسبة لما يمكن أن يولد هذه الأيونات خلال 37 عامًا منذ زيارة «فوييجر 2» لأورانوس؛ إذ قامت «فوييجر 2» باكتشاف مماثل في الفضاء حول كوكب زحل بقمر إنسيلادوس. وقاد اكتشاف مشابه آخر إلى كوكب المشتري.
وفي ذلك يقول كوهين: ليس من غير المألوف أن تكون قياسات الجسيمات النشطة رائدة لاكتشاف عالم المحيطات هذا. وبالنسبة للأقمار فميراندا أصغر أقمار أورانوس الخمسة الكبيرة وآرييل الأكثر سطوعًا. فكلا القمرين يظهران علامات على ظهور جيولوجي حديث نسبيًا، والذي يمكن أن يكون متسقًا مع اندلاع المواد السائلة من الداخل.
لكن، حتى الآن «لدينا مجموعة بيانات واحدة فقط. لكن علماء الكواكب كانوا يطالبون بشكل متزايد بمهمة مخصصة لأورانوس ربما مع نبتون. حيث يحتوي الكوكب على العديد من المراوغات الغريبة لدرجة أن معرفة المزيد عنه يمكن أن تكون فقط تجربة مثيرة ومجزية حقًا». مؤكدا «تتوافق البيانات مع الإمكانات المثيرة للغاية لوجود قمر يحتوي على محيط سائل. يمكننا دائمًا القيام بنمذجة أكثر شمولاً، ولكن حتى نحصل على بيانات جديدة، ستكون النتيجة محدودة دائمًا».