أول خريطة ثلاثية الأبعاد للغلاف الجوى لأورانوس تكشف أسرار الشفق القطبي

كشف فريق البحث عن خريطة ثلاثية الأبعاد لغلاف أورانوس الجوي العلوي تكشف كيف يؤثر المجال المغناطيسي في تشكيل الشفق ونقل الطاقة عبر الغلاف.

أظهرت البيانات أن درجات الحرارة تبلغ ذروتها بين 3000 و4000 كيلومتر فوق قمم السحب، بينما تبلغ كثافة الأيونات أقصى مستوياتها عند نحو 1000 كيلومتر.

كما أشار الفريق إلى أن الغلاف الجوي العلوي لأورانوس استمر في التبريد خلال نحو ثلاثة عقود، وهو اتجاه أثار دهشة العلماء.

أدوات المنهج والبيانات

اعتمد الباحثون على مطياف الأشعة تحت الحمراء القريبة في تلسوب جيمس ويب لرسم خريطة لدرجة الحرارة وكثافة الأيونات في الغلاف الأيوني، وهي منطقة يتأين فيها الغلاف ويتفاعل بقوة مع المجال المغناطيسي. وهذه هي المرة الأولى التي يتم فيها رصد الغلاف العلوي لأورانوس بأبعاد ثلاثية، مما أتاح تتبع انتقال الطاقة ورصد تأثير المجال المغناطيسي غير المتماثل.

استخدم الباحثون وحدة المجال المتكامل في تلسكوب JWST لإتاحة القياسات الدقيقة عبر طبقة الغلاف الأيوني وسمحت بتكوين خريطة تفصيلية للحرارة وكثافة الأيونات في الغلاف.

خصائص المجال المغناطيسي والشفق

يميل مجال أورانوس المغناطيسي بنحو 60 درجة عن محور دوران الكوكب وينحرف عن المركز، ما يؤدي إلى أنماط شفق قطبي معقدة. كشفت الرصدات وجود نطاقين ساطعين للشفق قرب القطبين، مع انخفاض ملحوظ في الإشعاع وكثافة الأيونات بينهما، وهو ما يعكس توجيه خطوط المجال المغناطيسي للجسيمات المشحونة عبر الغلاف.

وتتيح هذه النتائج فهم كيف ينتقل الطاقة من المجال المغناطيسي إلى الغلاف العلوي عبر طبقات الهواء، مع ملاحظة أن هذه العملية تتفاوت باختلاف المواقع بسبب توزيع المجال واتجاه خطوطه.

النتيجة ونشر الدراسة

نشرت الدراسة في Geophysical Research Letters، بقيادة هنريك ميلين من جامعة نورثمبريا، مع اعتمادها على بيانات برنامج رصد أورانوس لمدة نحو 15 ساعة في 19 يناير 2025 باستخدام JWST.

وتعد هذه الخريطة الأكثر تفصيلاً حتى الآن لمواضع تشكل الشفق القطبى وآلية انتقال الطاقة عبر الغلاف الجوى، بما يعزز فهم التفاعل بين المجال المغناطيسي غير المتماثل والغلاف العلوي للكوكب.