**نپتون 1989: کشف طوفان‌های غول‌پیکر و رازهای فصل‌های دور افتاده**

کشف نپتون در سال 1989

تو سال 1989، مأموریت وویجر از ناسا به نپتون رسید و اولین کاوش نزدیک بشر از بین اون چهار تا سیاره‌ی غول‌پیکر بیرونی منظومه شمسی رو انجام داد. از وقتی این دو تا فضاپیما تو سال 1977 پرتاب شدن، یعنی وویجر 1 و وویجر 2، معلوم شد که مشتری، زحل، اورانوس و نپتون خیلی پیچیده‌تر از اون چیزی هستن که دانشمندا فکرشو می‌کردن. هنوز اطلاعات زیادی هست که باید یاد بگیریم.

برنامه‌ی رصدی هابل

برنامه رصدی تلسکوپ فضایی هابل که به اسم OPAL (میراث جو سیارات بیرونی) شناخته میشه، رصدهای بلندمدتی از مشتری، زحل، اورانوس و نپتون رو جمع‌آوری می‌کنه تا بتونه پویایی و تکامل جو این سیاره‌ها رو درک کنه. آمی سایمون، که از مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا تو گرین‌بلت مریلند هست، و رصدهای سیاره‌های غول‌پیکر رو با OPAL انجام داده، گفت: “وویجرها همه داستان رو بهتون نمی‌گن.” تصاویر تلسکوپ هابل به وضوح با عکس‌های وویجر تو نزدیکی سیارات بیرونی قابل مقایسه هستن و هابل می‌تونه طول موج‌های فرابنفش تا نزدیک مادون قرمز رو پوشش بده.

ویژگی‌های خاص هابل

هابل تنها تلسکوپی هست که می‌تونه وضوح فضایی بالا و پایداری تصویر رو برای مطالعات جهانی رنگ ابرها، فعالیت و حرکت جوی به طور مداوم فراهم کنه تا مکانیسم‌های زیربنایی سیستم‌های آب و هوایی و اقلیمی رو محدود کنه. هر چهار سیاره‌ی بیرونی جوهای عمیق و بدون سطح جامد دارن. جوهای پرتلاطم اونا سیستم‌های جوی منحصربه‌فردی دارن، بعضی با نوارهای رنگارنگ از ابرها و طوفان‌های بزرگ و مرموز که ناگهان ظاهر میشن یا سال‌ها باقی می‌مونن. ضمناً، هر سیاره‌ی بیرونی فصل‌هایی داره که سال‌ها طول می‌کشن. (توانایی‌های مادون قرمز تلسکوپ فضایی جیمز وب قراره تکمیل‌کننده‌ی رصدهای OPAL باشه و برای بررسی عمیق جوهای سیارات بیرونی استفاده بشه.)

دنبال کردن رفتارهای جوی

دنبال کردن رفتارهای پیچیده‌ی جوی مثل فهمیدن آب‌و‌هوای دینامیک زمین هست که سال‌ها طول می‌کشه و همینطور تأثیر خورشید روی آب‌و‌هوای منظومه شمسی رو هم شامل می‌شه. این چهار دنیای دوردست به عنوان نماینده‌هایی برای درک آب‌و‌هوا و اقلیم سیارات مشابهی که دور ستاره‌های دیگه می‌گردن، عمل می‌کنن. دانشمندان سیاره‌شناسی فهمیدن که داده‌های هابل، با اینکه خودشون خیلی جذابن، ولی همه‌ی داستان سیارات بیرونی رو نمی‌گن. برنامه OPAL هابل مرتباً سیارات رو یک بار در سال، وقتی به زمین نزدیک‌تر هستن، رصد کرده.

داده‌های OPAL و ارزش علمی اون

سایمون گفت: “چون OPAL الآن 10 سال و بیشتر رو پوشش می‌ده، پایگاه داده‌ی رصدهای سیاره‌ای ما دائماً داره بزرگ‌تر می‌شه. این مدت طولانی امکان کشفیات اتفاقی رو فراهم می‌کنه، ولی برای دنبال کردن تغییرات طولانی‌مدت جوی در حین گردش سیارات دور خورشید هم مفیده. ارزش علمی این داده‌ها با بیش از 60 انتشار تا به امروز که شامل داده‌های OPAL هست، تأیید می‌شه.” این موفقیت هم‌چنان یه آرشیو بزرگ از داده‌ها رو به ارمغان آورده که منجر به کشف‌های شگفت‌انگیزی شده که با دانشمندان سیاره‌ای در سراسر جهان به اشتراک گذاشته شده.

همکاری با برنامه‌های دیگه

سایمون اضافه کرد: “OPAL با برنامه‌های سیاره‌ای دیگه‌ای که روی زمین یا فضا هستن هم در ارتباطه. خیلی از مقاله‌ها از رصدخونه‌ها و مأموریت‌های فضایی دیگه از داده‌های هابل از OPAL برای زمینه‌سازی استفاده می‌کنن.” نتیجه‌ی یک دهه کاوش توسط تیم برنامه OPAL هابل در نشست دسامبر انجمن ژئوفیزیک آمریکا تو واشنگتن دی‌سی ارائه خواهد شد.

چند نکته‌ی مهم

مشتری

نوارهای ابر مشتری یه کالی‌دوسکوپ همیشه‌ در حال تغییر از شکل‌ها و رنگ‌ها رو نشون میدن. همیشه آب‌و‌هوای طوفانی تو مشتری وجود داره: طوفان‌های گردابی، آنتی‌سی‌کلون‌ها، برش باد و بزرگ‌ترین طوفان تو منظومه شمسی، لکه‌ی سرخ بزرگ (GRS). مشتری عمدتاً با ابرهای بلور یخ آمونیاکی پوشیده شده که روی جوی به عمق ده‌ها هزار مایل قرار داره. تصاویر باکیفیت هابل ابرها رو ردیابی می‌کنن و بادها، طوفان‌ها و گرداب‌ها رو اندازه‌ می‌گیرن و همینطور اندازه، شکل و رفتار GRS رو زیر نظر دارن. هابل داره دنبال می‌کنه که GRS همچنان کوچیک‌تر می‌شه و بادهاش سرعت می‌گیرن. داده‌های OPAL اخیراً اندازه‌گیری کردن که اواول‌های تاریک مرموز – که فقط تو طول موج‌های فرابنفش دیده می‌شن – چقدر تو «کلاه‌های قطبی» مه استراتوسفری ظاهر می‌شن. برعکس زمین، محور مشتری فقط سه درجه مایل هست (محور زمین 23.5 درجه هست). انتظار تغییرات فصلی نمی‌ره، جز اینکه فاصله‌ی مشتری از خورشید تو طول مدار 12 ساله‌ش حدود 5% متغیره و بنابراین OPAL داره با دقت جو رو برای تأثیرات فصلی زیر نظر می‌گیره. یه مزیت دیگه هابل اینه که رصدخونه‌های زمینی نمی‌تونن مشتری رو به طور مداوم برای دو چرخش مشتری ببینن، چون این زمان به 20 ساعت می‌رسه. تو این مدت، یه رصدخونه رو زمین روز می‌شه و مشتری دیگه قابل دیدن نیست تا شب بعد.

زحل

زحل بیش از بیست و نه سال طول می‌کشه تا دور خورشید بچرخه و بنابراین OPAL تقریباً یک‌چهارم سال زحل رو دنبال کرده (از سال 2018، بعد از تموم شدن مأموریت کاسینی). به خاطر کج بودن زحل به میزان 26.7 درجه، این سیاره تغییرات فصلی عمیق‌تری نسبت به مشتری تجربه می‌کنه. فصل‌های زحل تقریباً هفت سال طول می‌کشن. این هم‌چین معنیش اینه که تلسکوپ هابل می‌تونه سیستم حلقوی شگفت‌انگیز زحل رو از زاویه‌ای کج، تقریباً 30 درجه، ببینه، به جای این که حلقه‌ها رو از بغل ببینه. وقتی حلقه‌ها از بغل دیده می‌شن، تقریباً ناپدید می‌شن چون نسبتاً نازکن. این اتفاق دوباره تو سال 2025 رخ می‌ده.

OPAL تغییرات رنگ جو زحل رو دنبال کرده. رنگ‌های مختلف اول توسط مدارگرد کاسینی شناسایی شدن، اما هابل یه پایگاه داده‌ی طولانی‌تری رو ارائه می‌ده. هابل تغییرات جزئی رو از سال به سال تو رنگ نشون داده که احتمالاً به خاطر ارتفاع ابرها و بادها بوده. این تغییرات مشاهده شده ظریف هستن چون OPAL فقط بخشی از یه سال زحلی رو پوشش داده. تغییرات عمده وقتی رخ میدن که زحل به فصل بعدیش می‌ره.

حلقه‌های تاریک و مرموز زحل که تو سطح حلقه‌ها دیده می‌شن، ویژگی‌های گذرا هستن که همراه حلقه‌ها می‌چرخن. ظاهر شبح‌وار اون‌ها فقط برای دو یا سه چرخش دور زحل باقی می‌مونه. تو دوره‌های فعال، اسپوک‌های تازه‌تشکیل‌دهنده به طور مداوم به الگو اضافه می‌شن. این پدیده‌ها اولین بار تو سال 1981 توسط وویجر 2 دیده شدن. کاسینی هم این اسپوک‌ها رو تو طول مأموریت 13 ساله‌ش که تو سال 2017 تموم شد، دید. هابل نشون می‌ده که فراوانی ظاهر شدن اسپوک‌ها تحت تأثیر فصوله و این اسپوک‌ها اولین بار تو داده‌های OPAL تو سال 2021 ظاهر شدن. پایش طولانی‌مدت نشون می‌ده که تعداد و هم‌چنین کنتراست اسپوک‌ها، با فصول زحل تغییر می‌کنه.

اورانوس

اورانوس کج شده، طوری که محور چرخش اون تقریباً تو سطح مدار سیاره قرار داره. این وضعیت باعث می‌شه که سیاره تغییرات فصلی خیلی شدیدی رو تو طول سفر 84 ساله‌ش به دور خورشید تجربه کنه. نتیجه‌ی کج بودن سیاره اینه که بخشی از یه نیمکره به طور کامل بدون نور خورشید می‌مونه و این وضعیت ممکن است تا 42 سال طول بکشه. OPAL الآن قطب شمال رو دنبال کرده که به سمت خورشید متمایل شده. با OPAL، هابل اولین بار اورانوس رو بعد از اعتدال بهاری تصویربرداری کرد، وقتی که خورشید آخرین بار به طور مستقیم رو استوای سیاره می‌تابید. هابل طوفان‌های زیادی رو با ابرهای بلور یخ متان تو عرض‌های جغرافیایی میانه شمالی دید که به سمت قطب شمال نزدیک می‌شن.

قطب شمال اورانوس الآن یه مه شیمیایی ضخیم داره که چند تا طوفان کوچیک هم نزدیکی لبه‌ش وجود داره. هابل داره اندازه‌ی کلاهک قطب شمال رو دنبال می‌کنه و این کلاهک هر سال روشن‌تر می‌شه. با نزدیک شدن به انقلاب تابستانی شمالی تو سال 2028، ممکنه کلاهک حتی روشن‌تر بشه و مستقیم به سمت زمین قرار بگیره، که امکان دید خیلی خوب حلقه‌ها و قطب شمال رو فراهم می‌کنه. سیستم حلقه‌ها بعدش به شکل روبه‌رو ظاهر می‌شه. درک این که اورانوس چطوری در طول زمان تغییر می‌کنه، به برنامه‌ریزی مأموریت‌های پیشنهادی ناسا برای مدارگرد و کاوشگر اورانوس کمک می‌کنه.

نپتون

وقتی که وویجر 2 تو سال 1989 از کنار نپتون رد شد، ستاره‌شناسا با یه لکه‌ی بزرگ تاریک به اندازه‌ی اقیانوس اطلس تو جو اون شگفت‌زده شدن. آیا این لکه مثل لکه بزرگ قرمز مشتری پایداره؟ این سؤال تا وقتی که هابل تو سال 1994 نشون داد که این طوفان‌های تاریک گذرا هستن و تو دو تا شیش سال ظاهر و ناپدید می‌شن، بی‌جواب موند. تو طول برنامه OPAL، هابل پایان یه لکه‌ی تاریک و چرخه کامل زندگی یه لکه‌ی دیگه رو دید – هر دو به‌سمت استوا حرکت داشتن قبل از این که ناپدید بشن. برنامه OPAL اطمینان می‌ده که ستاره‌شناسا یه لکه‌ی دیگه رو از دست ندن.

رصدهای هابل یه ارتباطی بین تغییرات فراوانی ابرهای نپتون و چرخه 11 ساله خورشیدی پیدا کرد. ارتباط بین نپتون و فعالیت‌های خورشیدی برا دانشمندان سیاره‌ای خیلی عجیبه، چون نپتون دورترین سیاره‌ی بزرگ تو منظومه شمسی ماست. این سیاره فقط حدود یک‌هزارم از مقدار نوری که زمین می‌گیره رو دریافت می‌کنه. با این حال، به نظر می‌رسه که آب‌و‌هوای ابری جهانی نپتون تحت تأثیر فعالیت‌های خورشیدی قرار داره. آیا فصلای سیاره هم نقشی دارن؟ تلسکوپ فضایی هابل بیش از سه دهه هست که فعاله و هنوز هم اکتشافات پیشروانه‌ای انجام می‌ده که درک اساسی ما از جهان رو شکل می‌ده. هابل یه پروژه از همکاری‌های بین‌المللی بین ناسا و آژانس فضایی اروپا (ESA) هست. مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا تو گرین‌بلت، مریلند، اداره‌ی تلسکوپ و عملیات مأموریت رو به عهده داره. لاکهید مارتین اسپیس که تو دنوره، از عملیات مأموریت تو گودارد هم حمایت می‌کنه. مؤسسه‌ی علوم تلسکوپ فضایی تو بالتیمور، که توسط انجمن دانشگاه‌ها بابت تحقیقات در نجوم اداره می‌شه، عملیات علمی هابل رو برا ناسا انجام می‌ده.