تحلیل جدید داده‌های وویجر ۲: احتمالا ۴۰ سال درباره اورانوس اشتباه می‌کردیم

بخش عمده‌ی دانش ما در مورد سیاره اورانوس، از داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط فضاپیمای وویجر ۲ به‌دست آمده است. وویجر ۲ که در سال ۱۹۸۶ از کنار اورانوس گذر کرد، نشان داد این غول یخی میدان مغناطیسی عجیبی دارد که با چرخش سیاره هم‌تراز نیست و به‌طور غیرعادی با الکترون‌های پرانرژی پر شده است.

رصدهای وویجر ۲ همچنین حاکی از آن بود که میدان مغناطیسی اورانوس خالی از پلاسمایی است که معمولا در میدان‌های مغناطیسی دیگر غول‌های گازی مثل مشتری دیده می‌شود. ستاره‌شناس‌ها در آن زمان به‌قدری از نتایج تعجب کرده بودند که به دنبال فیزیکی پیچیده برای توجیه این ماهیت عجیب رفتند.

بااین‌حال تحلیل جدید داده‌های وویجر ۲، دلیل احتمالی آن خوانش‌های عجیب را آشکار کرده است: انفجار باد خورشیدی که درست قبل از پرواز کاوشگر، میدان مغناطیسی اورانوس را از شکل عادی خارج کرد. به‌بیان‌ دیگر، درک ما از اورانوس تا به امروز به‌جای آنکه برپایه‌ی ماهیت معمول این سیاره باشد، صرفا مبتنی بر تصویری فوری از یک ناهنجاری مقطعی بوده است.

پژوهشگرها یافته‌های خود را ۱۱ نوامبر در مجله‌ی نیچر استرونومی منتشر کردند. جیمی جازینسکی، مؤلف ارشد پژوهش و فیزیکدان پلاسمای فضایی در آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا (JPL) در بیانیه‌ای گفت:

اگر کاوشگر وویجر ۲ تنها چند روز زودتر به اورانوس رسیده بود، مغناطیس‌کره‌ای کاملا متفاوت را مشاهده می‌کرد. این فضاپیما در شرایطی از اورانوس بازدید کرد که فقط در چهار درصد از مواقع رخ می‌دهد.

میدان‌های مغناطیسی سیاره‌ها به لطف حرکت پرجنب‌وجوش مواد داخل هسته‌ی مذاب آن‌ها شکل می‌گیرند و از سیاره‌ها در برابر فواره‌های پلاسمایی موسوم به باد خورشیدی محافظت می‌کنند. وقتی تابش ذرات خورشیدی با مغناطیس‌کره‌ی یک سیاره برخورد می‌کنند، توسط خطوط مغناطیسی به‌دام می‌افتند و در امتداد آن خطوط در حفره‌هایی به نام کمربند تابشی با یکدیگر درهم‌می‌آمیزند.

کمربندهای تابشی اورانوس در کنار میدان مغناطیسی نامتوازن آن، دانشمندان را هنگام بازدید وویجر ۲ گیج کرد. مغناطیس‌کره‌ی این سیاره مملو از کمربندهای تابشی الکترونی بود که از نظر شدت پس از مشتری قرار می‌گیرد؛ اما سایر بخش‌های میدان مغناطیسی خالی از پلاسما بود و هیچ شواهدی از منبع تغذیه کمربندهای تابشی، آشکار نشد.

کمبود پلاسما در نقاط دیگر باعث شد دانشمندان به این نتیجه برسند که یون‌های آب توسط پنج قمر اصلی اورانوس که چهار عددشان با یخ پوشیده شده‌اند، تولید نشده است. این مسئله باعث شد ستاره‌شناس‌های آن زمان تصور کنند که این قمرها احتمالا از نظر درونی غیرفعال و بنابراین فاقد اقیانوس‌های مخفی هستند.

پژوهشگرها با تحلیل مجدد خوانش‌ها با درنظرگرفتن طغیان ثبت‌شده از باد خورشیدی، متوجه شدند که پیش از پرواز وویجر ۲، بادهای خورشیدی پلاسمای معمولی را از مغناطیس‌کره‌ی اورانوس خارج و با قراردادن آن در وضعیتی غیرعادی، الکترون‌ها را وارد کمربند تابشی کردند. این اتفاق درست به باردارشدن میدان مغناطیسی زمین و تاب‌برداشتن آن براثر طوفان‌های شدید خورشیدی شبیه است. لیندا اسپیلکر، پژوهشگر ارشد JPL و یکی از اعضای مأموریت وویجر ۲ می‌گوید:

پرواز وویجر ۲ بر فراز اورانوس سرشار از شگفتی بود و ما در جستجوی توجیهی برای رفتار عجیب این سیاره بودیم. مغناطیس‌کره‌ای که وویجر ۲ اندازه‌گیری کرد تنها یک تصویر فوری در آن زمان به شمار می‌رفت. حالا پژوهش جدید، با شرح برخی تضادهای ظاهری، بار دیگر دید ما را نسبت به اورانوس تغییر می‌دهد.

کشف اخیر، پیامدهای متعددی در پی دارد. مثلا شاید لازم باشد درباره‌ی نحوه‌ی کارکرد سیاره اورانوس بازنگری کنیم. دانشمندان براساس اندازه‌گیری‌های وویجر ۲، این فرضیه را مطرح کردند که درون اورانوس، یعنی جایی که میدان مغناطیسی در آن به‌وجود می‌آید، محیطی منحصربه‌فرد در منظومه شمسی است؛ اما به‌وضوح این فرض اکنون به بازنگری نیاز دارد.

پرواز کوتاه وویجر ۲ هرگز داده‌های کافی برای درک عملکرد اورانوس را در اختیارمان نگذاشت. از این‌رو ناسا در حال کار روی مأموریتی برای بازگشت به اورانوس در دهه‌ی آینده است. این کاوشگر احتمالا تا سال ۲۰۳۲ پرتاب خواهد شد و برای اولین بار در جو اورانوس قرار می‌گیرد و کاوشگری را به درون آن ارسال می‌کند. به گفته‌ی دانشمندان، دلایل خوبی برای بررسی بیشتر اورانوس و همسایه‌اش نپتون وجود دارد. این سیاره‌ها می‌توانند مرجع مقایسه‌ی خوبی برای دنیاهای دوردست‌تر خارج از منظومه شمسی باشند.