مشاهده یک «بُرش باد» در مشتری توسط «جیمز وب»

پژوهشگران با استفاده از ابزار NIRCam (دوربین فروسرخ نزدیک) در تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا یک جریان فواره‌ای پرسرعت را کشف کردند که بر فراز استوای سیاره مشتری جریان دارد.

پژوهشگران در طول موج ۲.۱۲ میکرون و در ارتفاعات حدود ۲۰ تا ۳۵ کیلومتری بالای ابرهای مشتری، چندین «برش باد» یا «چینش باد» یا مناطقی را مشاهده کردند که سرعت باد با ارتفاع یا فاصله تغییر می‌کند.

چینش باد یا برش باد (Wind shear) به معنای تغییر سمت و سرعت باد در ارتفاعات مختلف جوی است. به عبارتی دیگر، تغییر محلی بُردار باد یا هریک از مؤلفه‌های آن در یک راستای معین را «چینش باد» می‌گویند.

چینش باد به تغییر ناگهانی سرعت باد در یک فاصله کوتاه افقی اطلاق می‌شود که در این شرایط تغییر سریعی در میزان جابجایی و در پی آن ارتفاع هواپیما رخ می‌دهد. همواره میزان زیادی چینش باد در جو موجود است، اما برش‌های باد قوی موجب تشکیل چرخند و تگرگ می‌شوند. همواره میزان زیادی چینش باد در نزدیک جبهه‌ها و جت استریم‌ها وجود دارد.

هنگامی که برش باد ضعیف باشد، طوفان که قسمتی از چرخنده است، به صورت قائم رشد می‌کند و گرمای نهان ناشی از چگالش در هوایی که مستقیماً در بالای طوفان قرار دارد، آزاد می‌شود و به توسعه طوفان کمک می‌کند. هنگامی که برش باد قوی‌تری وجود داشته باشد، طوفان به صورت اریب و کج در می‌آید و گرمای نهان بر روی منطقه گسترده‌تری آزاد می‌شود.

اگرچه تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا(JWST) در اصل با قدرت پرده‌برداری از دورترین افق‌های جهان ما شناخته می‌شود، برخی از زیباترین تصاویر از منظومه شمسی را نیز ارائه می‌دهد.

تلسکوپ فضایی جیمز وب با آینه‌های طلاکاری شده و تجهیزات فروسرخ، مانند دوربین فروسرخ نزدیک(NIRCam)، ما را دوباره با مکان خیره کننده‌ای که ما آن را خانه می‌نامیم، آشنا کرده است. این تلسکوپ تاکنون مناظر خیره کننده‌ای از همسایه‌های سیاره‌ای ما برای اولین بار ارائه کرده است. به عنوان مثال منظره‌ای جذاب از حلقه‌های ضعیف نپتون به ما ارائه کرده؛ کاری که ۳۰ سال بود انجام نشده بود.

اکنون دانشمندان اعلام کرده‌اند که تصاویر جیمز وب از همسایگان ما، فراتر از ارائه دیدهای تازه به منظومه شمسی است و داده‌های جدیدی را درباره سیاره‌ای که فکر می‌کردیم به خوبی می‌شناسیم، یعنی مشتری به ما ارائه می‌دهد.

تصاویری که این تلسکوپ سال گذشته از این غول گازی گرفته بود، توانسته است چیزهای کاملا جدیدی را در مورد قمرها، جو و حلقه‌های آن به ما نشان دهد. مشتری نیز مانند زحل حلقه‌هایی دارد.

پس از بررسی تصاویری که جیمز وب از مشتری در سال ۲۰۲۲ گرفته بود، گروهی از پژوهشگران متوجه شدند که یک جریان جت پرسرعت در این سیاره وجود دارد که بیش از ۴۸۰۰ کیلومتر عرض دارد و با سرعت ۵۱۵ کیلومتر در ساعت در حال حرکت است. این چیزی است که قبلاً هرگز دیده نشده بود.

ریکاردو هوئسو از دانشگاه باسک در بیلبائوی اسپانیا و نویسنده اصلی مقاله‌ای که این یافته‌ها را توصیف می‌کند، در بیانیه‌ای گفت: این کاملا ما را شگفت زده کرد.

لی فلچر از دانشگاه لستر در بریتانیا، یکی از اعضای این مطالعه جدید نیز گفت: برای من شگفت‌انگیز است که پس از سال‌ها ردیابی ابرها و بادهای مشتری از رصدخانه‌های متعدد، ما هنوز چیزهای بیشتری برای یادگیری داریم.

این رصد چه معنایی دارد؟

به گفته این تیم، این جریان جت تازه کشف شده در مشتری که با سرعتی تقریباً دو برابر سرعت یک طوفان رده ۵ روی زمین حرکت می‌کند و درست بالای خط استوای مشتری قرار دارد، می‌تواند کمی نور بر جو متلاطم این سیاره بتاباند. در واقع، تمام این تصاویر می‌توانند به محققان کمک کنند تا بفهمند در آسمان این سیاره عظیم چه می‌گذرد.

هوئسو می‌گوید: آنچه ما همیشه به عنوان مه‌های تار در جو مشتری می‌دیدیم، اکنون به عنوان ویژگی‌های واضحی ظاهر شده‌اند که می‌توانیم همراه با چرخش سریع سیاره ردیابی کنیم.

مشتری با آب و هوای متشنج و خشن خود شناخته می‌شود. به عنوان مثال، ممکن است در مورد لکه قرمز بزرگ مشتری شنیده باشید که یک طوفان بی‌پایان و عظیم است که آن‌قدر بزرگ است که از نقطه نظر ما روی زمین با یک تلسکوپ نوری معمولی قدیمی نیز قابل مشاهده است.

مهم‌تر از همه این که جو مشتری مانند زمین لایه لایه است. این بدان معناست که سرعت باد در لایه‌های مختلف آن احتمالاً به آب و هوای پرآشوب این سیاره غول‌پیکر کمک می‌کند.

به همین دلیل است که هوئسو و همکارانش امیدوارند آنچه را که دوربین فروسرخ جیمز وب در بین لایه‌های جوی مشتری در ارتفاع بالا دیده است که این جریان جت جدید را از طریق برخی ویژگی‌های مرتبط با ابرهای مشتری آشکار کرد، با آنچه تلسکوپ فضایی هابل قبلاً در لایه‌های عمیق‌تر دیده است، مقایسه کنند. هوئسو می‌گوید: ما امیدواریم که این کار تصویری کاملاً واضح از آن بادهای وحشی مشتری به ما بدهد.

در واقع، تصاویر هابل که عمدتاً با بخش‌های مرئی و فرابنفش طیف الکترومغناطیسی مرتبط هستند، قبلاً کمک کرده‌اند و اطلاعاتی در مورد اینکه معمولاً ناحیه اطراف استوای مشتری چگونه به نظر می‌رسد و همچنین در مورد طوفان‌های دیگر در منطقه غیر مرتبط با این جت‌ها ارائه می‌دهد. بنابراین تیم پژوهشی می‌تواند قبل از مطالعه داده‌های جیمز وب از استوای مشتری و مناطق غیر مرتبط با این جریان جت‌ها، اطلاعات پایه داشته باشد.

مایکل وونگ از دانشگاه کالیفرنیا برکلی می‌گوید: ما می‌دانستیم که طول موج‌های مختلف جیمز وب و هابل ساختار سه‌بعدی ابرهای طوفانی را نشان می‌دهند، اما همچنین توانستیم از زمان‌بندی داده‌ها برای مشاهده سرعت رشد طوفان‌ها استفاده کنیم.

به عبارت دیگر، این تیم توضیح می‌دهد که این مقایسه می‌تواند به ما کمک کند تا بفهمیم که چگونه سرعت باد در مشتری با ارتفاع تغییر می‌کند و آنچه را که به عنوان «برش باد» شناخته می‌شود، تولید می‌کند.

این جت بسیار سریع در حدود ۴۰ کیلومتری بالای ابرهای مشتری قرار دارد، بنابراین اگر بادهای پایین‌تر سرعت بسیار کمتری از خود نشان دهند، احتمالاً «برش باد» حاصل می‌شود.

فلچر می‌گوید: مشتری در استراتوسفر استوایی خود الگوی پیچیده، اما تکرارپذیری از بادها و دما در بالای بادها در ابرها و مه‌های اندازه‌گیری شده در این طول‌موج‌ها دارد. اگر قدرت این جت جدید به این الگوی نوسانی استراتوسفر متصل شود، می‌توانیم انتظار داشته باشیم که این جت طی دو تا چهار سال آینده به طور قابل توجهی تغییر کند.

وی افزود: آزمایش این نظریه در سال‌های آینده واقعاً هیجان‌انگیز خواهد بود.