لماذا تتقلص البقعة الحمراء العظيمة على المشتري؟

الطفو على ارتفاع 30,000 km فوق المشتري

لماذا تتقلص البقعة الحمراء العظيمة؟ لا يوجد جواب مؤكد بعد. ليس للمشتري أرض تقف عليها. كل ما تراه في صوره سحب: أحزمة كريمية وبنية فاتحة وداكنة، وأشكال بيضاء بيضاوية، وعاصفة حمراء أعرض من كوكبنا. يضعك هذا المعرض فوق السحب، بدءًا من ارتفاع 30,000 km وأنت تنظر إلى البقعة، والأرض تطفو بجوارها بالمقياس نفسه. يمكنك الهبوط إلى قمم السحب، وركوب أسرع رياح الكوكب، ومراقبة البرق ليلًا، ورؤية الأعاصير المحيطة بالقطب الشمالي. ثم تنزل عبر طبقات السحب على مسار مسبار غاليليو عام 1995 حتى الموضع الذي صمت فيه راديوه.

تقاس الارتفاعات من «مستوى 1 bar»، حيث يساوي ضغط الهواء متوسط الضغط عند سطح البحر على الأرض. يستخدمه علماء الكواكب بديلًا لمستوى البحر على المشتري، إذ لا سطح يقيسون منه. تقع قمم السحب المرئية أعلى منه قليلًا، بنحو 10 km في هذا النموذج. الارتفاعات السالبة تحته، داخل السحب.

تقودك ست مناطق إلى المشاهد الرئيسية: البقعة الحمراء العظيمة، والتيار عند 24° N، والقطب الشمالي، وحزام عاصف عند 47° N، ونقطة دخول غاليليو، وسماء المساء فوق خط الاستواء. كلما اقتربت من السحب يقف شخص بطول 1.7 m على منصة خيالية أمامك، لتقارن بما يماثل حجمك. ويحول مقياس في الزاوية المسافة الظاهرة إلى عدد من الأشخاص المستلقين رأسًا إلى قدم. هناك 23 مكتشفًا مخفيًا، و14 بطاقة «في الواقع…»، و13 تحديًا. تأتي أرقام لوحة القياس والبطاقات وهذه الصفحة من NASA ومختبراتها وأبحاث منشورة، مدرجة في النهاية.

ما حجم البقعة الحمراء العظيمة؟

البقعة إعصار مضاد، أي عاصفة مرتفعة الضغط، تقع جنوب خط الاستواء بنحو 22°. تدور عكس عقارب الساعة مرة كل بضعة أيام. قيس حجمها لأكثر من قرن، والأرقام تروي تغيرًا واضحًا.

قطر الأرض 12,742 km. في أواخر سنوات 1800 كانت ثلاث أراضٍ تتسع جنبًا إلى جنب على طول العاصفة مع مساحة زائدة. اليوم تكاد أرض واحدة تغطيها. يعيد شريط السنة رسم العاصفة بحجمها المقاس في السنة المختارة من أواخر سنوات 1800 إلى 2024، وترسم لوحة الأحجام الجدول نفسه مقابل أشرطة بعرض أرض واحدة وأرضين وثلاث.

تقلص عرض العاصفة من الشمال إلى الجنوب أيضًا، لكن ببطء أكبر. وجدت دراسة عام 2018 لأكثر من 150 سنة من القياسات أن المحور الطويل ينقص بنحو 0.194 درجة طول سنويًا، والعرض بنحو 0.048 درجة عرض سنويًا. يستخدم المشهد النسبة لرسم العرض في السنوات التي سُجل فيها الطول وحده، وتوضح البطاقة ذلك. في زيارات هابل الثماني بين ديسمبر 2023 ومارس 2024 بلغ متوسط البيضاوي الأحمر نحو 13,600 في 9,900 km.

عاصفة تتقلص

لفتت NASA الانتباه الواسع إلى التقلص عام 2014، حين أظهرت صور هابل بقعة بطول نحو 16,500 km، أصغر قياس آنذاك. لاحظ الفلكيون الهواة عام 2012 أن التقلص يتسارع، بمقدار نحو 930 km سنويًا، وأن العاصفة تتحول من بيضاوية إلى أقرب للدائرة.

ما زال سبب التقلص سؤالًا مفتوحًا. تقترح فكرة أن الدوامات الصغيرة الداخلة في العاصفة تغير ما تتلقاه من طاقة وزخم. وتقترح أخرى أن التيارات المحيطة تضغطها ببطء. لم يُحسم أي منها، ولا يعرضها المشهد كحقائق مؤكدة.

أضافت نظرة هابل الأخيرة مفاجأة. خلال 90 يومًا، من ديسمبر 2023 إلى مارس 2024، تغير حجم البقعة وشكلها بإيقاع منتظم، كوعاء هلام يهتز، فيما تسارع انجرافها في خط الطول وتباطأ بالفترة نفسها البالغة 90 يومًا. عرف الفلكيون تذبذب الانجراف منذ عقود؛ أما تغير الحجم فكان جديدًا. يتوقع الفريق أن تستمر العاصفة في التقلص حتى تستقر بإحكام أكبر بين التيارين على جانبيها، وربما تتخذ بعدها شكلًا أدور وأكثر ثباتًا.

في أثناء تقلصها تسارعت رياحها. تُظهر خرائط هابل من 2009 إلى 2020 أن «الحلقة عالية السرعة» داخل حافة العاصفة ازدادت سرعة بما يصل إلى 8 بالمئة، بمتوسط يفوق 640 km/h (400 mph). يدور الوسط ببطء أكبر بكثير. حلّق منخفضًا فوقه لتجد القلب الهادئ، أحد المكتشفات المخفية.

هل هي العاصفة التي رآها كاسيني؟

تقول كتب كثيرة إن البقعة تُراقب منذ سنوات 1600. في 1665 رأى الفلكي Giovanni Domenico Cassini بيضاويًا داكنًا عند خط عرض مماثل، سمي لاحقًا «البقعة الدائمة»، وتابعه آخرون حتى 1713. ثم صمتت السجلات لأكثر من قرن.

عادت دراسة عام 2024 إلى الرسوم والقياسات القديمة. وبمقارنة حجم بقعة كاسيني وانجرافها بالعاصفة المعروفة اليوم، خلصت إلى أن البقعة الدائمة تلاشت على الأرجح، وأن البقعة الحالية شوهدت أول مرة عام 1831. واختبرت بنماذج حاسوبية كيفية تكوّن عاصفة كهذه، فوجدت أن دورانًا طويلًا ضحلًا بطيئًا بين التيارين المتعاكسين شمالها وجنوبها أنسب من اندماج عواصف صغيرة. إن صح ذلك، فقد دارت البقعة الفتية ببطء، وتسارعت رياحها مع تقلصها. هذه إحدى بطاقات «في الواقع…»: العاصفة قديمة، لكن ربما ليست بقدم ما تقوله الكتب.

عريضة لكنها ضحلة

البقعة أعرض من الأرض، فما عمقها؟ أجابت تجربتان لجونو نُشرتا معًا عام 2021 بطريقتين مختلفتين.

ينظر مقياس الإشعاع الميكروي لجونو عبر السحب إلى أعماق مختلفة بحسب التردد الراديوي. وجد أن جذور العاصفة تهبط تحت مستويات تكثف الماء والأمونيا المتوقعة، فهي متصلة بالغلاف الأعمق وليست مجرد نمط في السحب العليا. وقاست تجربة الجاذبية الشد الضئيل لكتلة العاصفة الزائدة على المركبة خلال مرورين فوقها مباشرة. يحصر ذلك عمقها: البقعة ضمن أعلى 500 km من الغلاف الجوي.

لذلك يبلغ عرض العاصفة (13,600 km) نحو 27 ضعف عمقها (500 km كحد أقصى). بيتزا بعرض 27 cm وسمك 1 cm لها النسب نفسها. نصف قطر المشتري 71,492 km، لذا لا تبلغ أعمق عاصفة حتى 1 بالمئة من الطريق إلى المركز.

لماذا هي حمراء؟

لا أحد يعرف يقينًا. يقع اللون عاليًا في العاصفة، في الضباب فوق السحب الرئيسية حيث الشمس قوية. سلطت دراسة مخبرية أشعة فوق بنفسجية على خليط الأمونيا والأسيتيلين، وهما غازان في غلاف المشتري العلوي، فنتجت مركبات محمرة قريبة من لون البقعة. هذا مرشح قوي، لا جواب نهائي. يتغير اللون أيضًا: وردي سلموني باهت في بعض السنين وأحمر آجري داكن في غيرها. وقاس هابل منذ 2014 تعتمها في الضوء الأزرق وسطوعها في القريب من تحت الأحمر، ما يدل على تغير الضباب العلوي. لون المشهد نموذجي؛ وتدرج بطاقة اللون الدراسات.

عواصف أصغر يمكنك العثور عليها

البقعة الحمراء العظيمة أكبر عواصف كثيرة. حرّك شريط السنة فتتغير الخريطة المحيطة، إذ لبعض الجيران تاريخ خاص.

يقع البيضاوي BA جنوب البقعة عند نحو 33° S. بدأ ثلاثة أشكال بيضاء دارت حول الكوكب لعقود. اندمجت بين 1998 و2000، وبحلول 2006 احمرت العاصفة المندمجة، في أول مرة يشاهد الناس فيها بقعة حمراء تتكون. صوّرها هابل، ولقبها الفلكيون «البقعة الحمراء الصغيرة»؛ عرضها نحو نصف جارتها الكبيرة. بهتت نحو الأبيض لاحقًا ثم داكنت مجددًا. اضبط السنة قبل 2000 لرؤية البيضاويات الثلاثة، وبعد 2005 لرؤية الحمراء.

أبعد جنوبًا عند 40° S تحيط بالكوكب أعاصير مضادة بيضاء في صف، «عقد اللؤلؤ». صوّر جونو ثمانيًا منها عام 2017. وشمال خط الاستواء، فوق الحزام الاستوائي الشمالي الداكن مباشرة، صُورت عاصفة بيضاء طويلة العمر، البقعة البيضاء Z، خلال مرور جونو القريب رقم 21 عام 2019.

بعض العواصف جديدة. في 31 مايو 2020 رصد الفلكي الهاوي Clyde Foster، أثناء تصوير المشتري من جنوب أفريقيا، سحابة صاعدة ساطعة في الحزام المعتدل الجنوبي لم تكن موجودة قبل ساعات. بعد يومين صوّرها جونو، فعُرفت بـ«بقعة كلايد». تظهر في المشهد من 2020 فصاعدًا. وتندفع سحب ساطعة أيضًا بجوار تيار 24° N كل بضع سنوات، وإحداها مكتشف في منطقة التيار.

ندوب مذنب عام 1994

في يوليو 1994 اصطدمت أكثر من عشرين قطعة من مذنب Shoemaker-Levy 9 بنصف المشتري الجنوبي تباعًا. ترك كل اصطدام ندبة بنية داكنة في السحب، ظلت تُرى من الأرض بتلسكوبات صغيرة لأشهر. كان لندبة القطعة G مركز داكن بعرض 2,500 km، داخل حلقة داكنة رقيقة بعرض 7,500 km: أكبر من دول كثيرة، لكنها أصغر من الأرض. اضبط السنة على 1994 وانظر جنوب البقعة لترى صف الندوب. مواضعها الدقيقة نموذجية؛ وأحجامها تتبع صورة NASA للقطعة G.

الأحزمة والنطاقات والتيارات النفاثة

انظر إلى المشتري من بعيد لترى خطوطًا. تسمى الفاتحة نطاقات والداكنة أحزمة. النطاقات عادة سحب أمونيا جليدية أعلى وأبرد؛ والأحزمة أماكن ترى فيها طبقات أعمق وأكثر بنية. تفصلها تيارات نفاثة، أشرطة ضيقة من الرياح تهب شرقًا أو غربًا وتحافظ على خطوط عرضها لعقود. تتبعتها كاسيني وفوياجر وهابل بملاحقة معالم السحب بين الصور.

أقوى تيار شرقي عند قمم السحب يقع قرب 24° N. بلغت ذروته 144 إلى 160 m/s في قياسات هابل من 2008 إلى 2016، أي نحو 520 إلى 580 km/h. يتباطأ بعد اندفاعات السحب الساطعة الكبيرة التي تحدث بجانبه كل بضع سنوات: بعد اندفاع أكتوبر 2016 هبط من نحو 160 إلى 144 m/s. على الأرض يبدأ إعصار الفئة 5 عند 70 m/s (157 mph). تيار المشتري العادي أسرع بأكثر من الضعف، ولا يتوقف.

لخط الاستواء مفاجآت أيضًا. عند مستوى السحب المرئية تهب الرياح بنحو 250 km/h. في 2023 اكتشف تلسكوب جيمس ويب تيارًا ضيقًا أعلى بمقدار 25 إلى 50 km، في الستراتوسفير السفلي، بسرعة نحو 515 km/h، ضعف سرعة السحب تحته.

يرسم خيار «خطوط الرياح» التيارات كشرائط متحركة فوق السحب: البرتقالي للشرق والأزرق للغرب. يعرض الرسم الصغير الرياح مقابل خط العرض، مع نقطة حمراء لموضعك. المنحنى نموذج ناعم يمر بالذروات الرئيسية التي قاسها هابل؛ وتصفه لوحة القياس بأنه نموذج.

إلى أي عمق تهب الرياح؟

عندما هبط غاليليو في الغلاف الجوي عام 1995، دلت التغيرات الصغيرة في تردده الراديوي على سرعة دفع الرياح له جانبيًا. اشتدت الرياح تحت قمم السحب، فبلغت نحو 170 m/s عند 4 bar، ثم بقيت كذلك حتى نحو 21 bar، حيث توقف المسبار. لم تكن الرياح قشرة رقيقة من الطقس؛ بل كانت عميقة.

قاس جونو لاحقًا تشويه التيارات لمجال جاذبية المشتري. والجواب المنشور عام 2018 أنها تمتد نحو 3,000 km إلى أسفل، حيث يبدأ الهيدروجين توصيل الكهرباء ويُسحب التدفق ليدور مع الكوكب. هذا أعمق بست مرات من 500 km للبقعة الحمراء. وهاتان من بطاقات «في الواقع…».

ركوب التيار

شغّل «اركب الريح» فوق التيار عند 24° N فتحملك السحب شرقًا. الحساب بسيط: عند 150 m/s يقطع التيار 540 km في ساعة، فتحتاج 1,000 km إلى أقل قليلًا من ساعتين. يسرّع التحكم الزمني حركة السحب وانجرافك من 1 إلى 30,000 مرة لتجنب الانتظار. يطلب أحد التحديات ركوب الريح لمسافة 1,000 km.

تنجرف معظم معالم المشتري مع تيار خط عرضها، لذا فالخريطة لقطة لحظة. مواضع البيضاوي BA والبيضاويات البيضاء وأبراج العواصف نموذجية؛ وتعطي البطاقات خطوط العرض وتواريخ الأرصاد الحقيقية بدلًا من ذلك.

عواصف القطبين

قبل وصول جونو في يوليو 2016 لم تنظر مركبة مباشرة إلى قطبي المشتري من أعلى. كان ما وجده مختلفًا عن كل المعروف. عند القطب الشمالي إعصار في المركز وثمانية حوله، بعرض 4,000 إلى 4,600 km لكل منها، متراصة حتى تتلامس أذرعها الحلزونية. وعند القطب الجنوبي خمسة أعاصير بعرض 5,600 إلى 7,000 km تحيط بمركزي. كل واحد يغطي دولة كبيرة. وتبلغ الرياح نحو 350 km/h.

بقي النمط سنة بعد سنة، ما فاجأ العلماء الذين توقعوا تجول العواصف أو اندماجها أو زوالها. ثم في نوفمبر 2019 رأى جونو إعصارًا سادسًا يدخل فجوة الحلقة الجنوبية، أصغر من البقية وبحجم تكساس تقريبًا، محولًا الخماسي إلى سداسي. ثم عادت الحلقة إلى خمسة. اضبط السنة على 2019 أو 2020 لرؤية السادس؛ فهو من المكتشفات.

تعرض منطقة القطب الأعاصير تحت الحمراء، كما تراها كاميرا JIRAM عند طول موجي نحو 5 ميكرون. تبدو السحب الكثيفة داكنة والرقيقة متوهجة، لأن حرارة الأعماق تتسرب عبر الفجوات. قاست JIRAM درجات حرارة سطوع من نحو 190 K (−83 °C) في أبرد السحب وأعلاها إلى نحو 260 K (−13 °C) حيث ترى أعمق. شغّل «تحت الحمراء (5 µm)» في أي مكان لتبديل الرؤية.

البرق والبرق الضحل وحبات البَرَد الطرية

رأى فوياجر 1 البرق على الجانب الليلي للمشتري عام 1979. بدت إشاراته الراديوية غريبة لعقود، حتى التقط مقياس جونو الميكروي برقًا عند 600 MHz، من نوع التشويش الراديوي نفسه لبرق الأرض. في أول ثمانية مدارات سجل 377 ومضة. كانت غالبًا قرب القطبين، أكثر في الشمال، ولم ير شيئًا قرب خط الاستواء. الأرض عكس ذلك: البرق أكثر في المناطق المدارية حيث تسخن الشمس الأرض. عواصف المشتري تعمل بحرارة الداخل التي يبدو أنها تصعد بسهولة أكبر قرب القطبين.

وجد جونو نوعًا ثانيًا من البرق أيضًا. تأتي ومضات صغيرة من أعلى السحب، على ارتفاع نحو 25 km فوق سحب الماء، حيث الهواء أبرد من −88 °C. لا يفترض وجود ماء سائل هناك. التفسير هو الأمونيا: تعمل كمانع تجمد، فتذيب البلورات الجليدية التي تقذفها العواصف إلى قطرات ماء وأمونيا. تتصادم القطرات والجليد وتتراكم الشحنات، فينتج «البرق الضحل» من نوع سحب لا يوجد على الأرض.

ربما تصنع العواصف نفسها نوعًا غريبًا من البَرَد. يسميه علماء جونو «حبات البَرَد الطرية»: كرات من الماء والأمونيا شبه المتجمد بغلاف جليدي، تكبر وهي ترتد صعودًا وهبوطًا في العاصفة، ثم تسقط عميقًا حاملة الأمونيا. قد يفسر ذلك قلة الأمونيا في الغلاف العلوي عن المتوقع. يعرض المشهد البَرَد كحبيبات ساقطة تحت أبراج العواصف؛ اهبط تحت أحدها في منطقة العواصف لتعثر عليه.

بعيدًا فوق العواصف التقط مطياف جونو فوق البنفسجي 11 ومضة ساطعة قصيرة، لا تستمر الواحدة إلا بضعة أجزاء من الألف من الثانية، على ارتفاع نحو 260 km فوق مستوى 1 bar. تشبه الأشباح البرقية والومضات الحلقية المعروفة على الأرض، التي يثيرها البرق القوي في الأسفل. في هواء الأرض الغني بالنيتروجين تكون الأشباح حمراء؛ وفي هيدروجين المشتري ربما تبدو زرقاء أو وردية. يعرضها المشهد أحيانًا ليلًا فوق منطقة العواصف.

منطقة العواصف نفسها نموذج: أبراج عالية عند 47° N تومض ليلًا وعند الغسق فتضيء السحب من الداخل. قد تمتد عواصف المشتري الحقيقية آلاف الكيلومترات وترتفع سحبها بعيدًا فوق الطبقة الرئيسية؛ أحجام المشهد مختارة للرؤية وليست مقاسة.

الهبوط: ماذا قاس غاليليو؟

في 7 ديسمبر 1995 دخل مسبار، أُطلق من مركبة غاليليو قبل خمسة أشهر، غلاف المشتري بسرعة 47.6 km/s، عند 6.5° N و4.4° W. توهجت موجة الصدمة أمامه أسطع من سطح الشمس. بعد نحو دقيقتين، وقد أبطأه الدرع الحراري، فتح مظلة وبدأ هبوطًا بطيئًا عبر السحب. تصف سجلات NASA بيانات مفيدة طوال 58 دقيقة قبل انقطاع الاتصال؛ كان عرضه 1.27 m وكتلته عند الإطلاق 339 kg.

قاس جهاز بنية الغلاف الجوي الحرارة والضغط طوال الطريق. هذه الأرقام موجودة في المشهد. عندما تهبط دون ارتفاع نحو 160 km فوق مستوى 1 bar، تُقرأ الحرارة والضغط من بيانات المسبار المحفوظة في نظام بيانات الكواكب التابع لـNASA، لا من نموذج. بعض قيم السجل:

أبرد الهواء قرب الأعلى، عند نحو 0.2 bar و110 K (−163 °C). ثم يسخن بانتظام، بنحو 2 °C لكل كيلومتر هبوط، قريبًا من معدل تسخن الغاز عند ضغطه دون كسب حرارة أو فقدها. عند 5 bar، على عمق 54 km تحت مستوى 1 bar، تتجاوز الحرارة التجمد. سُجلت القيم الأخيرة عند 22 bar و428 K، أي 155 °C، على عمق 132 km. يعيد زر «اهبط مع مسبار غاليليو» في لوحة الداخل الهبوط بسرعة ستين مرة، دقيقة كل ثانية، والمسبار معلق بمظلته بجانبك.

ثلاث طبقات سحب، والتي فاتت المسبار

يتنبأ نموذج سحب المشتري المعياري، المبني على تكثف الغازات في درجات الحرارة المختلفة، بثلاث طبقات رئيسية. العليا عند نحو 0.5 إلى 0.7 bar من جليد الأمونيا؛ وهي السحب البيضاء المرئية من الأرض. الوسطى عند نحو 1.5 إلى 2.2 bar من هيدروكبريتيد الأمونيوم، مركب من الأمونيا وكبريتيد الهيدروجين، بلون بني فاتح وداكن. والأعمق عند نحو 5 إلى 7 bar من الماء: جليد فوقًا وقطرات تحتًا، ومصدر العواصف الرعدية الكبيرة. بحسب سجل الضغط والارتفاع للمسبار تقع طبقة الماء على عمق 54 إلى 69 km تحت مستوى 1 bar.

اهبط في منطقة «تحت السحب» فيضع المشهد الطبقات الثلاث حولك عند مستوياتها النموذجية؛ وتحجب السحب الرؤية ببياضها لفترة قصيرة عند عبور كل طبقة. تسمي لوحة القياس الطبقة التي أنت فيها.

لم ير المسبار هذا الترتيب المنظم. لم يجد مقياس تشتت الضوء إلا الحافة السفلى الرقيقة لسحابة الأمونيا بين نحو 0.46 و0.55 bar، وطبقة محدودة بين 0.76 و1.34 bar تلائم هيدروكبريتيد الأمونيوم، ولم يجد سحابة ماء كثيفة أصلًا. وقاس مطياف الكتلة ماء أقل كثيرًا من المتوقع. السبب موضع سقوطه. أظهرت أرصاد الأرض أنه دخل بقعة ساخنة عند 5 ميكرون، صافية جافة على حافة الحزام الاستوائي الشمالي، على مسافة نحو 900 km داخل حدها الجنوبي. البقع الساخنة من أصفى وأجف أماكن المشتري. لذلك تخبرنا النتيجة عن تلك البقع أكثر من الكوكب كله؛ وهذه بطاقة «الرقعة الجافة».

كيف يرى جونو تحت السحب

لا ترى الكاميرات إلا قمم السحب. للنظر أعمق يستخدم جونو مقياس إشعاع ميكروي: تأتي الموجات الراديوية الأطول من طبقات أعمق، فتفحص القنوات الست معًا الغلاف من قمم السحب إلى مئات الكيلومترات تحتها. أظهرت المرورَات الأولى المنشورة عام 2017 أن الأمونيا ليست موزعة بالتساوي. يرتفع هواء غني بها عند خط الاستواء، فيما الهواء أجف في أماكن أخرى كثيرة، حتى أعماق بعيدة تحت السحب. نشأت فكرة البَرَد الطري والبرق الضحل من محاولة تفسير مصير الأمونيا المفقودة.

يتتبع علم الجاذبية لجونو تغيرات ضئيلة في سرعة المركبة بإشارات راديوية إلى الأرض. كشفت تلك التغيرات عمق التيارات وقاعدة البقعة الضحلة واللب المخفف. ورسم مقياسه المغناطيسي المجال فوجد مفاجأة قرب خط الاستواء: رقعة شديدة معزولة لُقبت بالبقعة الزرقاء العظيمة، تسحبها الرياح العميقة ببطء شرقًا وغربًا. لا تظهر في أي صورة للسحب؛ وفي المشهد لا تظهر إلا في بطاقة.

لا توجد أرض

واصل الضغط على هبوط فتتوقف على عمق 132 km تحت مستوى 1 bar، حيث تنتهي بيانات المسبار. هذا نحو 0.2 بالمئة فقط من الطريق إلى مركز المشتري. لا ينتظرك شيء صلب تحته. يزداد الغاز سخونة وكثافة، وعلى عمق آلاف الكيلومترات يُضغط الهيدروجين بقوة حتى يوصل الكهرباء كالفلز. تلائم قياسات جونو للجاذبية لبًا «مخففًا»: عناصر ثقيلة مختلطة في جزء كبير من الداخل، لا كرة صخرية صغيرة في المركز. أعماق الطبقات من نماذج لا قياس مباشر؛ وترسمها لوحة الداخل بمقياس نصف القطر مع هذا التنبيه.

هذه أول بطاقة «في الواقع…» يجدها زوار كثيرون: كوكب لا يمكنك الهبوط عليه، فلا موضع للوقوف.

مم يتكون الهواء

أخذ غاليليو عينات الغاز مباشرة. قاست تجربة الهيليوم نسبة 13.6 بالمئة بحسب عدد الجزيئات؛ وكل الباقي تقريبًا هيدروجين. قاس مطياف الكتلة الميثان والأمونيا وكبريتيد الهيدروجين والماء، ووجد بعض الغازات النبيلة أوفر من المتوقع. تأتي السحب التي تلون المشتري من بقية ضئيلة: الأمونيا وهيدروكبريتيد الأمونيوم والماء أقل كثيرًا من واحد بالمئة من الغاز.

المشتري ينتج حرارته

المشتري أبعد من الأرض عن الشمس بخمس مرات، فضوؤها ضعيف: نحو 50 W لكل متر مربع، مقابل 1,361 عند الأرض. لكنه أدفأ مما ينتج عن ضوء الشمس وحده. وجدت قياسات كاسيني المنشورة عام 2018 أنه يعكس نحو نصف الضوء الواصل، ويصدر حرارة داخلية بنحو 7.5 W لكل متر مربع. إجمالًا يشع نحو 2.2 ضعف الطاقة التي يمتصها من الشمس. هذه الحرارة، المتبقية من تشكله ومن تقلصه البطيء، تدفع العواصف وهي أحد أسباب تركز البرق في خطوط العرض العالية. شغّل تحت الحمراء لترى مواضع تسرب الحرارة.

الشفق وبصمة آيو

للمشتري أسطع شفق في النظام الشمسي. مثل شفق الأرض، يتشكل حين تتدفق جسيمات مشحونة على امتداد المجال المغناطيسي إلى الغلاف العلوي حول القطبين المغناطيسيين. تُظهره صور هابل فوق البنفسجية أسطع من شفق الأرض بأكثر من ألف مرة. معظم الضوء فوق بنفسجي وتحت أحمر لا تراه أعيننا، لذا تُرسم الستائر بألوان اصطناعية. رسمت كاميرا جونو تحت الحمراء البيضاويات الرئيسية و«بصمات» آيو ويوروبا وغانيميد: بقع مضيئة حيث تبلغ التيارات الرابطة بين كل قمر والمشتري الغلاف الجوي. لبصمة آيو ذيل يبقى نحو ثلاث ساعات بعد انتقال اتصال القمر المغناطيسي.

يقع الشفق في المشهد عند ارتفاع نموذجي لبضع مئات الكيلومترات فوق السحب، في بيضاويات تبعد بضع درجات عن القطب. شغّل «الشفق» وحلّق فوق القطب الشمالي ليلًا لتعثر على بصمة آيو.

السماء من قمم السحب

تضم سماء المساء فوق خط الاستواء أربعة أقمار كبيرة، بأحجام صحيحة المقياس. آيو، بعرض 3,643 km وعلى بعد 421,800 km من مركز المشتري، يمتد 0.60° من قمم السحب، أكبر قليلًا من قمرنا من الأرض (0.52°). غانيميد أكبر أقمار النظام الشمسي، بعرض 5,262 km، لكنه يبعد 1,070,400 km عن المركز، فلا يبدو أكبر من يوروبا: يمتد كلاهما نحو 0.30°. كاليستو، أبعد الأربعة، يمتد 0.15°. لهذا يأتي جواب تحدي «الأكبر في السماء» كما تراه.

توجد أقمار أصغر أيضًا. أمالثيا، كحبة بطاطس محمرة بطول نحو 250 km، يدور على بعد 181,400 km فقط من المركز ويظهر كنقطة حمراء صغيرة. الحلقات خافتة: الرئيسية على بعد 123,000 إلى 128,940 km، وفي داخلها هالة أخفت وخارجها حلقات دقيقة. من خط الاستواء يمر مستوى الحلقة فوق الرأس، فتعبر السماء كخط رقيق باهت عبر سمت الرأس.

الشمس صغيرة وخافتة من هنا. تمتد نحو 0.10°، خُمس ما نراه من الأرض، وتعطي نحو 1/27 من الضوء. اليوم 9 ساعات و55 دقيقة، فيأتي الغروب سريعًا؛ ويشغل زر «تشغيل الساعة» يومًا مشتريًا كل دقيقة. الأرض في الأعلى أيضًا، كنقطة زرقاء بيضاء. لأن مدارها أصغر كثيرًا من مدار المشتري، لا تبتعد عن الشمس بأكثر من 11°، فلا تراها إلا في الشفق بعد الغروب مباشرة أو قبل الشروق.

حين يمر آيو بين الشمس والمشتري، يجتاح ظله السحب كبقعة سوداء بعرض آيو تقريبًا. سيرى من يطفو داخلها كسوفًا كليًا، لأن آيو يبدو أعرض من الشمس بنحو ست مرات. تعرض الخطوة الأخيرة من الجولة ذلك من ارتفاع 60,000 km.

أنت على المشتري

كتلة المشتري 318 ضعف كتلة الأرض، فيظن الناس أن وزنهم سيكون 318 ضعفًا. لن يحدث ذلك، لأنك عند قمم السحب أبعد عن مركز الكوكب بمقدار 11 مرة، والجاذبية تضعف مع مربع المسافة. تعطي NASA تسارعًا عند مستوى 1 bar قدره 23.12 m/s² عند خط الاستواء، حيث يدفع الدوران السريع الأشياء قليلًا للخارج، و27.01 m/s² عند القطبين، مقابل 9.82 m/s² على الأرض. ميزان يقرأ 60 kg على الأرض سيقرأ نحو 141 kg عند خط استواء المشتري و165 kg عند القطبين.

تحسب لوحة أنت النتيجة لوزنك وطولك وخط العرض الذي تطفو فوقه. أدخل تاريخ ميلادك لتعرف عمرك بسنوات المشتري (سنته 11.86 سنة أرضية)، وعدد أيامه التي عشتها، وموعد عيد ميلادك المشتري التالي. وتقيس طول البقعة في السنة المعروضة بعدد أشخاص مثلك مستلقين رأسًا إلى قدم. لا يغادر ما تكتبه متصفحك.

جونو

وصلت مركبة NASA جونو إلى المشتري في 4 يوليو 2016، وتدور منذ ذلك الوقت في مسارات طويلة تمر فوق القطبين. في أقرب نقطة تعبر بسرعة عالية على ارتفاع نحو 4,200 km فوق السحب، ثم تندفع بعيدًا مجددًا. تمتد ألواحها الشمسية الثلاثة نحو 20 m من الجسم. تحمل مقياس الإشعاع الميكروي وتجربة الجاذبية وكاميرا JIRAM تحت الحمراء والمطياف فوق البنفسجي وكاميرا JunoCam، التي تملأ نتائجها جزءًا كبيرًا من المعرض. في المشهد تعبر منطقة التيار كل دقيقتين عند نحو 4,200 km؛ اصعد وابحث عن لمعة متحركة.

كيف يعمل النموذج، وأين يختلف عن المشتري

يُرسم الكوكب حولك. تتبع شبكة مطابقة لانحنائه النقطة الواقعة تحتك مباشرة، دقيقة قربك وأخشن عند الأفق، ويدور الكوكب تحتك فتبقى في مركز المشهد. هكذا يعرض المشهد القرص كاملًا من 150,000 km وتموجات سحب مفردة من بضعة كيلومترات. تأتي ألوان السحب من خريطة مرسومة على بطاقة الرسوم: أحزمة وتيارات، والبقعة بحجم السنة المختارة، وبيضاويات بيضاء وبقع ساخنة وأعاصير قطبية. تُضاف تفاصيل أدق قربك وتضيئها الشمس بحسب الوقت المحلي.

بعض الأمور مبسطة أو متخيلة للعرض، وتبينها لوحة القياس أو بطاقة.

• منحنى الرياح نموذج ناعم عبر ذروات التيارات المقاسة، لا قياس عند كل خط عرض.
• ألوان السحب وارتفاعاتها وأشكال تموجاتها نموذجية. ارتفاعات الطبقات السفلى من نموذج تكثف معياري؛ والضغط والحرارة من غاليليو.
• مواضع المعالم المنجرفة (البيضاوي BA وعقد اللؤلؤ والبقعة البيضاء Z وبقعة كلايد والبقع الساخنة وأبراج العواصف) نموذجية. خطوط العرض وتواريخ الأرصاد حقيقية.
• يُرسم المشتري كرة بنصف قطر 71,492 km. الكوكب الحقيقي مفلطح، بنصف قطر قطبي 66,854 km.
• يُرسم الشفق بألوان اصطناعية عند ارتفاع نموذجي.
• لم يُصوّر لون السماء من قمم السحب قط؛ الأزرق فوق الرأس والضباب البيج قرب الأفق تقدير.
• الشخص والمنصة للمقارنة فقط. لا يعيش البشر في أي مكان بغلاف المشتري: الأكسجين قليل، والإشعاع شديد، والهواء البارد فوقًا والحار تحتًا مميتان بالقدر نفسه.