اكتشاف شفق قطبي على أورانوس قد يقدم أدلة على عوالم صالحة للسكن

أكد علماء الفلك في جامعة ليستر، لأول مرة، وجود الشفق القطبي بالأشعة تحت الحمراء على الكوكب الخارجي البارد لأورانوس.

ومن الممكن أن يسلط هذا الاكتشاف الضوء على أسرار المجالات المغناطيسية الغريبة لكواكب نظامنا الشمسي، وحتى على ما إذا كانت العوالم البعيدة قد تدعم الحياة.

وحصل الفريق على القياسات الأولى للشفق القطبي للأشعة تحت الحمراء في أورانوس منذ بدء التحقيقات في عام 1992.

وفي حين تمت ملاحظة الشفق بالأشعة فوق البنفسجية لأورانوس منذ عام 1986، لم يتم ملاحظة أي تأكيد على الشفق بالأشعة تحت الحمراء حتى الآن.

ويعد عمالقة الجليد أورانوس ونبتون من الكواكب غير العادية في نظامنا الشمسي، حيث أن مجالاتهم المغناطيسية غير محاذية للمحاور التي يدورون فيها. وفي حين أن العلماء لم يجدوا بعد تفسيرا لذلك، فقد تكمن الأدلة في الشفق القطبي لأورانوس.

وينجم الشفق القطبي عن جسيمات مشحونة نشطة للغاية، والتي يتم توجيهها إلى الأسفل وتصطدم بالغلاف الجوي للكوكب عبر خطوط المجال المغناطيسي للكوكب.

وعلى الأرض، النتيجة الأكثر شهرة لهذه العملية هي مشهد الأضواء الشمالية والجنوبية. ولكن، في كواكب مثل أورانوس، حيث يتكون الغلاف الجوي في الغالب من مزيج من الهيدروجين والهيليوم، سيبعث هذا الشفق ضوءا خارج الطيف المرئي وفي أطوال موجية مثل الأشعة تحت الحمراء.

واستخدم الفريق قياسات الشفق القطبي بالأشعة تحت الحمراء التي تم التقاطها من خلال تحليل أطوال موجية محددة من الضوء المنبعث من الكوكب، باستخدام تلسكوب Keck II. ومن هذا، يمكنهم تحليل الضوء (المعروف باسم خطوط الانبعاث) من هذه الكواكب.

Uranus #aurora discovery offers clues to habitable icy worlds @NatureAstronomyhttps://t.co/9qh8yvy1cthttps://t.co/FC6l3ZSrH4

— Phys.org (@physorg_com) October 27, 2023

وفي طيف الأشعة تحت الحمراء، ستختلف الخطوط المنبعثة من جسيم مشحون يعرف باسم H3+ في السطوع اعتمادا على مدى حرارة أو برودة الجسيم ومدى كثافة هذه الطبقة من الغلاف الجوي. وبالتالي، تعمل الخطوط كمقياس حرارة على الكوكب.

A new kind of aurora is found at Uranus using @keckobservatory NIRSPEC observations. Signature: an 88% enhancement in H3+ column density without a temperature increase, localised in the northern region. @physicist_et al.: https://t.co/uEzpUr4QzVpic.twitter.com/2e0eQh1Aoz

— Nature Astronomy (@NatureAstronomy) October 23, 2023

وكشفت ملاحظاتهم عن زيادات واضحة في كثافة H3+ بنسبة 88%، في الغلاف الجوي لأورانوس مع تغير طفيف في درجة الحرارة، بما يتوافق مع التأين الناجم عن وجود الشفق القطبي بالأشعة تحت الحمراء.

ولا يساعد هذا فقط على فهم المجالات المغناطيسية للكواكب الخارجية لنظامنا الشمسي بشكل أفضل، ولكنه أيضا على تحديد الكواكب الأخرى المناسبة لدعم الحياة.

وتقول المؤلفة الرئيسية إيما توماس، طالبة في كلية الفيزياء وعلم الفلك بجامعة ليستر: "تقع غالبية الكواكب الخارجية المكتشفة حتى الآن في فئة ما وراء نبتون، وبالتالي فهي تشبه فيزيائيا نبتون وأورانوس من حيث الحجم. وقد يعني هذا أيضا خصائص مغناطيسية وجوية مماثلة أيضا. من خلال تحليل الشفق القطبي لأورانوس الذي يتصل مباشرة بكل من المجال المغناطيسي والغلاف الجوي، يمكننا إجراء تنبؤات حول الأجواء والمجالات المغناطيسية لهذه العوالم وبالتالي مدى ملاءمتها للحياة".

وتابع: "هذه الورقة هي تتويج لثلاثين عاما من دراسة الشفق القطبي في أورانوس، والتي كشفت أخيرا عن الشفق للأشعة تحت الحمراء وبدأت عصرا جديدا من تحقيقات الشفق القطبي على الكوكب. وستستمر نتائجنا في توسيع معرفتنا بالشفق القطبي للعمالقة الجليدية وتعزيز فهمنا للمجالات المغناطيسية الكوكبية في نظامنا الشمسي، وعلى الكواكب الخارجية وحتى كوكبنا".

نُشرت استنتاجات العلماء في مجلة Nature Astronomy.