مشتری بزرگترین سیارهی منظومهی شمسی است که به خاطر ویژگیهای جذابش مثل لکهی سرخ بزرگ و قمرهای یخی اسرارآمیزی مثل اروپا و گانیمد بهشدت مورد توجه قرار دارد.
سیارهی مشتری که با نامهای دیگری مثل برجیس، هرمز یا ژوپیتر شناخته میشود، پنجمین و بزرگترین سیارهی منظومهی شمسی است. مشتری نقش عمدهای در تحول تاریخ منظومهی شمسی داشته و میتوان گفت زمین تا اندازهای بقای خود را مدیون مشتری است.
از مجموعه مقالات معرفی سیارهها:
- سیاره زهره | هر آنچه باید درباره داغ ترین جهان منظومه شمسی بدانید
- سیاره مریخ | ویژگی ها ، عجایب و هر آنچه باید بدانید
- سیاره زحل | ویژگی ها، تعداد قمرها ، حلقه ها وعجایب
این سیاره به همراه زحل از غولهای گازی هستند دو سیارهی دیگر اورانوس و نپتون در دستهی غولهای یخی منظومهی شمسی قرار میگیرند. مشتری ترکیبی از هیدروژن و هلیوم است و به دلیل سرعت بالای چرخش، شکل آن کاملاً کروی نیست. جو خارجی مشتری به چند نوار با عرضهای جغرافیایی متفاوت تقسیم شده است، در نقاط برخورد این نوارهای جوی، طوفانها و جریانهای گردابی به وجود میآیند. یکی از نقاط اشتراک این نوارها لکهی سرخ بزرگ معروف است؛ طوفان عظیمی که برای اولین بار در قرن هفدهم با تلسکوپ رصد شد.
سیارهی مشتری دارای حلقهای کمرنگ و یک مگنتوسفر قوی است. این سیاره که پادشاه سیارهها هم نامیده میشود، دارای ۷۹ قمر تأییدشده است. مشتری از نظر تعداد قمرها در رتبهی دوم منظومهی شمسی و پس از زحل قرار میگیرد (با ۸۲ قمر). معروفترین قمرهای این سیاره یک مجموعهی چهارتایی معروف به قمرهای گالیله است که در سال ۱۶۱۰ توسط دانشمند ایتالیایی گالیلئو گالیله کشف شدند. گانیمد بزرگترین قمر مشتری و بزرگترین قمر در کل منظومهی شمسی است.
فضاپیماهای رباتیک پژوهشهای زیادی روی مشتری انجام دادهاند. از معروفترین مأموریتهای مشتری میتوان به مأموریتهای وویجر و پایونیر و سپس مدارپیمای گالیله اشاره کرد. در اواخر فوریهی ۲۰۰۷ کاوشگر نیوهورایزنز به بازدید از مشتری پرداخت و از جاذبهی این سیاره برای افزایش سرعت و قرار گرفتن در مسیر پلوتو استفاده کرد. آخرین مأموریت به سمت مشتری توسط کاوشگر جونو انجام شد که در ۴ جولای ۲۰۱۶ در مدار این سیاره قرار گرفت.
عناوینی که در این مقاله خواهید خواند:
- سیاره مشتری نماد چیست؟
- سیاره مشتری چگونه تشکیل شد؟
- سیاره مشتری چند برابر زمین است؟
- خصوصیات فیزیکی و ترکیب داخلی سیاره مشتری
- سیارهی مشتری چند قمر دارد؟
- حلقه های مشتری
- عجایب سیاره مشتری
- دیدن سیاره مشتری از زمین
- کاوشگرهای مشتری
- مأموریتهای آینده به مشتری
ده فکت جالب درباره سیاره مشتری
۱. مشتری بزرگترین سیارهی منظومهی شمسی است که نام آن برگرفته است خدای آسمان و رعد است. این سیاره عمدتا از گاز (هیدروژن و هلیوم) تشکیل شده است و هستهی داخلی آن تقریباً هماندازه با زمین است.
۲. سیاره مشتری دارای حداقل ۷۹ قمر است که چهار قرمز بزرگ آن عبارتاند از: آیو، اروپا، گانیمید و کالیستو (این قمرها به افتخار گالیله با عنوان قمرهای گالیله هم شناخته میشوند). با اینکه سیارهی مشتری نمیتواند میزبان حیات باشد، برخی از قمرهای آن به دلیل وجود اقیانوسهای زیر سطح پتانسیل حیات را دارند.
۳. چرخش مشتری به دور خود از هر سیارهی دیگری سریعتر است و همین مسئله به وجود رگههایی میانجامد: مناطق تاریک (کمربندها) نشاندهندهی بالا رفتن ابرها و گازها هستند؛ مناطق روشن (نواحی) نشاندهندهی نشست کمربند هستند.
۴. سرعت چرخش مشتری در استوا سریع و در قطبها آهسته است؛ بدینترتیب لایههای گازی در مناطق برخورد تکانهها باعث ایجاد نقاط سفید، طوفانهای مارپیچی و گردابها میشود. یکی از طوفانهای معروف مشتری، لکهی سرخ بزرگ با ابعاد سه برابر زمین است. این طوفان همیشگی نیست.
۵. سیارهی مشتری دارای چهار حلقه است. کاوشگر وویجر ۱ در سال ۱۹۷۹ این حلقهها را کشف کرد. این حلقهها بسیار کمرنگ هستند و برخلاف حلقههای شفاف زحل که از یخ و سنگ تشکیل شدهاند، از ذرات غبار ساخته شدند.
(از بالا به پائین): لکهی سرخ بزرگ مشتری، آیو، اروپا، گانیمید، کالیستو
کاوشگر جونو هم در طول مأموریت خود به حقایق جذابی دربارهی سیارهی مشتری رسیده است که به آنها اشاره میکنیم:
۶. جو مشتری شگفتانگیز است. براساس یافتههای جونو این غول گازی بسیار متلاطمتر از حد تصور است. آب و هوای ابر و بادی تنها در لایهی فوقانی این سیاره دیده نمیشوند. بلکه این بادها تا فاصلهی هزاران کیلومتری در اعماق مشتری هم وجود دارند. همچنین به طرز شگفتانگیزی، نوارهای مشتری در نزدیکی قطبهای آن ناپدید میشوند.
۷. براساس فرضیهها ابرهای گازی مشهور مشتری (ترکیبی از آب و آمونیاک) به صورت مساوی ترکیب شدهاند. بااینحال آمونیاک کمتری در سطح وجود دارد و بیشتر آمونیاک در هسته متمرکز شده است.
۸. در قطبهای شمال و جنوب مشتری، زنجیرههای دایرهای از گردبادهای عظیم در جریان است. این طوفانهای چرخان در ابعاد قارههای زمین بهشدت متراکم هستند. طول آنها به ۴۸ کیلومتر و عرض آنها به صدها کیلومتر میرسد.
۹. هستهی جامد مشتری در مرکز آن کاملاً فشرده نیست. بلکه کرهای متورم در ابعاد نصف قطر مشتری است. هیچکس نمیداند دلیل این مسئله چیست اما براساس فرضیهها، جرمی سنگین با مشتری برخورد کرده که باعث شده هستهی آن با دیگر گازهای اطراف ترکیب شود.
۱۰. مشتری دارای قویترین میدان مغناطیسی در منظومهی شمسی است اما جونو نشان میدهد این میدان حتی از حد انتظار هم قویتر و به سطح سیاره نزدیکتر است. همچنین قطبهای شمال و جنوب مشتری شبیه نیستند.
سیاره مشتری نماد چیست؟
سیارهی ژوپیتر یا مشتری از دوران باستان شناخته شده است. این سیاره در فرهنگهای مختلف با نامهای متعددی مثل ژوپیتر (فرهنگ رومی)، برجیس، اورمزد و زاوش هم شناخته میشود. مشتری در آسمان شب با چشم غیرمسلح و گاهی هم هنگام روز (زمانی که نور خورشید کم است) قابل رؤیت است. رومیها این سیاره را با الهام از یکی از خدایان اسطورهی روم، ژوپیتر (که به خدای عشق هم معروف است) نامگذاری کردند.
بابلیها مشتری را با نام خدای خود، ماردوک میشناختند. آنها از دورهی ۱۲ سالهی مشتری در کنار دایرهالبروج برای تعریف صورتهای فلکی زودیاک استفاده میکردند. رومیها مشتری را ستاره میدانستند. از طرفی در یونان مشتری با نام زئوس (همتای خدای رومی ژوپیتر) شناخته میشد. یونانیان باستان این سیاره را فایتون به معنی درخشنده یا ستارهی مشتعل میشناختند. منشأ نماد ستارهشناسی مشتری (تصویر ذیل) مشخص نیست؛ اما بسیاری آن را نماد رعد و برق میدانند و براساس گزارشهای جدید این نماد براساس خط هیروگلیف مصری به معنی عقاب است.
سیاره مشتری چگونه تشکیل شد؟
مشتری کهنسالترین سیارهی منظومهی شمسی است. این سیاره که ۲.۵ برابر سنگینتر از بقیهی سیارههای منظومهی شمسی است نقش مهمی در شکلگیری و تکامل همسایههای خود داشته است. تقریباً ۴٫۶ میلیارد سال پیش، منظومهی شمسی ابری از گاز و غبار یا سحابی خورشیدی بود. جاذبه این ماده را دچار فروپاشی کرد و شروع به چرخیدن کرد؛ خورشید در مرکز آن به وجود آمد. با شکلگیری خورشید، بقیهی مواد متراکم شدند. ذرات کوچک با نیروی جاذبه به یکدیگر نزدیک و به ذرات بزرگتر تبدیل شدند.
بادهای خورشیدی عناصر سبکتر مثل هیدروژن و هلیوم را دور کردند و مواد سنگی و سنگین در نزدیکی خورشید دنیاهای سنگی کوچکتری مثل زمین را ساختند. ازآنجاکه بادهای خورشیدی تأثیر کمتری روی عناصر سبکتر داشتندُ این عناصر برای تشکیل غولهای گازی به یکدیگر پیوستند.
براساس مدل تجمع هسته (core accretion) در ابتدا هستههای سنگی سیارهها شکل گرفتند، سپس عناصر سبکتر، گوشته و پوستهی سیارهها را تشکیل دادند. در دنیاهای سنگی، عناصر سبکتر جو را تشکیل دادند. بررسی سیارههای خارجی (خارج از منظومهی شمسی) نظریهی تجمع هسته را بهعنوان فرایند شکلگیری غالب تأیید میکند. ستارههایی که فلز بیشتری در هستهی خود دارند (اصطلاحی که ستارهشناسان برای عناصری غیر از هیدروژن و هلیوم به کار میروند) نسبت به ستارههایی که فقط از فلز ساخته شدهاند، سیارههای بزرگتری در منظومهی خود دارند.
مدل ناپایداری دیسک
فرایند تجمع هسته برای غولهای گازی مثل مشتری نیاز به زمان زیادی دارد. ابر مادهی دور خورشید تنها مدت کوتاهی دوام میآورد؛ یا به سیاره تبدیل میشود یا کاملاً ناپدید میشود. سیارههای غولآسا خیلی سریع و تنها در چند میلیون سال شکل گرفتند. درنتیجه براساس یک بازهی مشخص زمانی حلقهی گازی دور خورشید تنها ۴ تا ۵ میلیون سال دوام آورده است.
براساس نظریهای نسبتاً جدید به نام ناپایداری دیسک، تودههای گاز و غبار در اوایل حیات منظومهی شمسی به یکدیگر پیوستند. به مرور زمان این تودهها به سیارههای بزرگتر تبدیل شدند. سرعت شکلگیری این سیارهها براساس این نظریه سریعتر از نظریهی تجمع هسته است و حتی گاهی به چند هزار سال هم میرسد. برخوردهای مداوم در مشتری (درست مانند سیارات دیگر) دمای این سیاره را بالا برد. مواد متراکم به سمت مرکز سوق پیدا کردند و هسته را تشکیل دادند. بعضی دانشمندان معتقدند هستهی این سیاره میتواند گوی داغی از مایعات باشد؛ درحالیکه براساس پژوهشهای دیگر، هستهی مشتری یک سنگ جامد با اندازهی ۱۴ الی ۱۸ برابر زمین است.
تجمع سنگریزه
بزرگترین چالش نظریهی تجمع هسته، زمان آن است. براساس پژوهشی دیگر، اجرام کوچک در اندازهی سنگریزه برای تشکیل سیارههای بزرگ با سرعتی ۱۰۰۰ برابر بیشتر از مدلهای قبلی به یکدیگر پیوستند. در سال ۲۰۱۲ دو پژوهشگر به نام میشل لمبرچت و آندرس یوهانسن از دانشگاه لاند سوئد نظریهی ذرات کوچک را ارائه کردند. براساس بررسی آنها سنگریزههای باقیمانده از فرآیندهای شکلگیری (که قبلاً بیاهمیت تلقی میشدند) میتوانند کلید مسئلهی شکلگیری سیارهها را در خود داشته باشند.
جابهجایی مشتری
در سال ۲۰۱۱ دانشمندان از مدل انتقال بزرگ (Grand Tack) رونمایی کردند. براساس این نظریه مشتری پس از تشکیل یک مهاجرت دومرحلهای داشته است. مشتری دقیقاً در فاصلهی ۳.۵ واحد نجومی از خورشید تشکیل شده است و پس از انتقال دومرحلهای در موقعیت فعلی ۵٫۲ واحد نجومی قرار گرفته است.
تصور میرود مشتری در طول این نقل و انتقالات بسیاری از اجرام از جمله بعضی سیارههای نسل اول منظومهی شمسی را از بین برده است. بدون مشتری احتمالاً زمینی هم وجود نداشت؛ این سیاره با نابود کردن دنیاهای کوچکتر راه را برای زمین هموارتر کرده است.
سیاره مشتری چند برابر زمین است؟
اگر جرم کل سیارههای منظومهی شمسی را با هم جمع کنیم، جرم مشتری بیش از دوبرابر آن خواهد بود. این غول گازی میتواند ۱۳۰۰ سیارهی زمین را در خود جای بدهد. درنتیجه اگر سیارهی مشتری را هماندازه با یک توپ بسکتبال فرض کنید، زمین هماندازه با یک دانهی انگور خواهد بود. این سیارهی گازی همچنین ۳۱۸ برابر سنگینتر از زمین است. در قطر مشتری، میتوان ۱۱ سیارهی زمین را جای داد.
سیاره زمین دربرابر مشتری؛ مشتری بیش از ۱۳۰۰ زمین را در خود جای میدهد
خصوصیات فیزیکی و ترکیب داخلی سیاره مشتری
بخش زیادی از مشتری را مواد سیال و گازی تشکیل میدهند. قطر این غول گازی به ۱۴۲,۹۸۴ کیلومتر میرسد. میانگین چگالی آن ۱۳۲۶ گرم بر سانتیمتر مکعب است و از این نظر دومین رتبه را در میان غولهای گازی دارد. بخش زیادی از مشتری از مواد گازی و مایع تشکیل شده است و مواد متراکمتر در لایهی زیرین قرار دارند. ۸۸ تا ۹۲ درصد جو فوقانی این سیاره از هیدروژن و ۸ تا ۱۲ درصد آن از هلیوم تشکیل شده است. بهطورکلی ۷۵ درصد جرم این سیاره را هیدروژن، ۲۴ درصد آن را هلیوم و یک درصد باقیمانده را هم عناصر دیگر تشکیل میدهند.
جو مشتری شامل مقادیر متان، آب، بخار، آمونیاک و ترکیبهای سیلیکونی است. ردپاهایی از کربن، اتان، هیدروژن سولفید، نئون، اکسیژن، فسفین و سولفور هم در آن دیده میشود. خارجیترین لایهی جو از کریستالهای منجمد آمونیاک تشکیل شده است. تراکم مواد در لایههای داخلی بیشتر است.
با استفاده از اندازهگیریهای فرابنفش و فروسرخ، مقادیری بنزن و هیدروکربن هم در این سیاره کشف شده است. براساس نتایج طیفسنجی، ترکیب مشتری تقریباً مشابه ترکیب زحل است؛ اما دو غول گازی دیگر یعنی اورانوس و نپتون نسبت به مشتری هیدروژن و هلیوم کمتر و یخ بیشتری دارند و ازاینرو، غولهای یخی هم نامیده میشوند.
براساس اندازهگیریهای جاذبهای در ۱۹۷۷، جرم هستهی این سیاره ۱۲ تا ۴۵ مرتبه بیشتر از جرم زمین برآورد شد. هستهی مشتری ۴ الی ۱۴ درصد از جرم کلی آن را تشکیل میدهد. شعاع مشتری تقریباً یکدهم شعاع خورشید و جرم یکهزارم جرم خورشید است؛ بنابراین چگالی هر دو یکسان است. از جرم مشتری معمولاً بهعنوان واحدی برای توصیف جرم اجرام دیگر بهویژه سیارههای خارجی یا کوتولههای قهوهای استفاده میشود.
اگر مشتری ۷۵ مرتبه سنگینتر بود امکان گداخت هیدروژنی را داشت و به یک ستاره تبدیل میشد؛ این در حالی است که شعاع کوچکترین کوتولهی سرخ تنها ۳ درصد بیشتری از مشتری است. بااینحال، مشتری نسبت به حرارت دریافتی از خورشید، حرارت بیشتری را از خود منتشر میکند.
مقدار حرارت تولیدشده از مشتری برابر با کل تشعشعات خورشیدی دریافتی این سیاره است. این فرایند باعث میشود مشتری هر سال ۲ سانتیمتر کوچکتر شود. درحالیکه در ابتدای شکلگیری بسیار داغتر بود و قطر آن دو برابر قطر کنونی آن بوده است. براساس فرضیههای موجود، هستهی مشتری سنگی است؛ اما ترکیب دقیق آن هنوز ناشناخته باقی مانده است. ممکن است هسته با هیدروژن فلزی غلیظی احاطه شده باشد که ۷۸ درصد شعاع این سیاره را تشکیل میدهد. قطرههای بارانمانند هلیوم و نئون به سمت پائین این لایه رسوب میکنند و فراوانی این عناصر در جو فوقانی به حداقل میرسد.
این برش مدل داخلی مشتری با یک هستهی سنگی را نشان میدهد که با لایهای عمیق از هیدروژن فلزی مایع احاطه شده است.
جو و لایههای ابری مشتری
مانند جو خورشید، بخش زیادی از جو مشتری از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده است. نوارهای تاریک و روشن رنگی روی جو مشتری بر اثر بادهای قوی شرق به غرب به وجود آمدهاند که با سرعت بیش از ۵۳۹ کیلومتر بر ساعت حرکت میکنند. ابرها در مناطق روشن ترکیبی از کریستالهای منجمد آمونیاک هستند؛ درحالیکه ابرهای نواحی تاریکتر از مواد شیمیایی دیگری تشکیل شدهاند. در عمیقترین سطح قابل رصد این سیاره ابرهای آبی قرار دارند. نوارهای ابری مشتری به مرور زمان تغییر میکنند و در داخل جو مشتری بارانهای الماس میبارند.
بهسختی میتوان گفت جو مشتری دقیقاً از چه چیزی تشکیل شده است، چراکه ۹۰ درصد این سیاره را هیدروژن و ۱۰ درصد آن را هلیوم تشکیل میدهد. روی زمین تمام این گازها جوی در نظر گرفته میشوند؛ اما جاذبهی قوی مشتری باعث میشود جو این سیاره به چند لایهی مجزا تبدیل شود که هرکدام ویژگیهای جذاب و منحصربهفردی دارند. برخلاف زمین، مرز واضحی بین جو مشتری و خود سیاره وجود ندارد. با نفوذ بیشتر به اعماق مشتری، تراکم و دمای هیدروژن و هلیوم تغییر میکند و دانشمندان براساس همین تغییرات لایههای مختلف جوی مشتری را توصیف میکنند. لایههای جوی مشتری شامل تروپوسفر، استراتوسفر، ترموسفر و اگزوسفر است.
ازآنجاکه مشتری فاقد سطحی یکپارچه است، دانشمندان فشار قسمت پائین جو آن را ۱۰۰ کیلو پاسکال برآورد میکنند؛ جو سیاره دقیقاً بالاتر از این نقطه مشخص میشود. جو مشتری هم مانند زمین با ارتفاع کاهش مییابد تا زمانی که به حداقل مقدار خود برسد. حداقل مقدار جو را میتوان در مرز بین تروپوسفر و استراتوسفر یعنی تروپوپاوس پیدا کرد (تقریباً ۵۰ کیلومتر بالای سطح مشتری است).
استراتوسفر تا ارتفاع ۳۲۰ کیلومتر امتداد دارد و در راستای آن فشار هم کاهش پیدا میکند، با کاهش فشار دما بالا میرود. در این نقطه مرز بین استراتوسفر و ترموسفر تعریف میشود. دمای ترموسفر در ارتفاع ۱۰۰۰ کیلومتری به ۷۲۶ درجهی سانتیگراد هم میرسد. تمام ابرها و طوفانهای قابل مشاهده در قسمت پائین تروپوسفر مشتری قرار دادند و از آمونیاک، هیدروژن سولفید و آب تشکیل شدهاند.
لکه سرخ بزرگ مشتری
بارزترین ویژگی مشتری لکهی سرخ بزرگ آن است. این لکه یک طوفان گردبادی پایدار بزرگتر از زمین است که در زاویهی ۲۲ درجهی استوا قرار گرفته است که براساس یک فرضیه از ۱۸۳۱ و براساس یک فرضیهی دیگر از ۱۶۶۵ کشف شده است. این لکه به اندازهای بزرگ است که بهراحتی با یک تلسکوپ آماتور با گشودگی دیافراگم ۱۲ سانتیمتر قابل مشاهده است. جهت چرخش این طوفان گردبادی بر خلاف جهت عقربههای ساعت و بازهی گردش آن ۶ روزه است. حداکثر ارتفاع این طوفان ۸ کیلومتر بالای نواحی ابری است.
براساس مدلهای ریاضی این طوفان پایدار است و ممکن است یکی از ویژگیهای پایدار این سیاره باشد. بااینحال اندازهی این لکه همواره کاهش یافته است. در اواخر سدهی ۱۸۰۰ عرض این لکه حدود ۵۶,۳۲۷ کیلومتر برآورد شد که چهار برابر قطر زمین است. پس از رسیدن فضاپیمای وویجر ۲ در سال ۱۹۷۹ به این سیاره، قطر این طوفان به دو برابر عرض سیارهی زمین کاهش پیدا کرده بود.
بررسیهای مربوط به لکهی سرخرنگ مشتری نشان میدهند اندازهی این لکه هنوز هم در حال کاهش است. در ۳ آوریل ۲۰۱۷ عرض این لکه ۱۶,۳۵۰ کیلومتر برآورد شد که ۱٫۳ برابر قطر زمین است. طولانیترین طوفان زمین ۳۱ روز دوام میآورد؛ اما مشتری به دلیل داشتن هزاران کیلومتر اتمسفر با سرعتی بسیار بالاتر از چرخش زمین، طوفانهای پایدارتری دارد.