لقد استحوذ كوكب نبتون، وهو أبعد كوكب في النظام الشمسي، على اهتمام العلماء والهواة على حد سواء بسبب الظواهر الجوية المتطرفة التي يستضيفها. ورغم بعدها عن العالم، نجحت البعثات الفضائية والتلسكوبات الأكثر تطوراً في كشف العديد من أسراره. إن اللون الأزرق المكثف والرياح الأسرع من الصوت وتكوينات الطقس الفريدة تجعل هذا العملاق الجليدي جسمًا يستحق الدراسة المتعمقة.
تهدف هذه المقالة إلى تجميع رحلة كاملة عبر الطبقات وديناميكيات المناخ وتكوين الغلاف الجوي وتطور الغلاف الجوي لكوكب نبتون.، دمج كل المعرفة الحالية التي جمعتها المصادر الرسمية والعلمية والتكنولوجية. وسوف يتم أيضًا مناقشة النتائج الأخيرة التي توصل إليها تلسكوب جيمس ويب الفضائي، والتي ألقت الضوء على الشفق القطبي لكوكب نبتون والتغيرات الحرارية في غلافه الجوي.
ما هي أجواء نبتون؟
تعتبر أجواء نبتون واحدة من أكثر الأجواء كثافة وبرودة ورياحًا في النظام الشمسي بأكمله.. يتكون بشكل أساسي من الهيدروجين الجزيئي (H2) والهيليوم (He) والميثان (CH4). وهذا الأخير هو المسؤول عن اللون الأزرق العميق المميز للكوكب، لأنه يمتص الكثير من الضوء الأحمر في الطيف الشمسي ويعكس اللون الأزرق.
داخل الغلاف الجوي، حدد العلماء عدة طبقات رئيسية:
- تروبوسفير: الطبقة الأدنى، وهي المسؤولة عن معظم الظواهر الجوية. وهذا هو المكان الذي تتشكل فيه السحب والعواصف، مع انخفاض درجات الحرارة مع الارتفاع.
- الستراتوسفير: فوق طبقة التروبوسفير، حيث تبدأ درجات الحرارة بالارتفاع. توجد هنا الهيدروكربونات مثل الإيثان والأسيتيلين، والتي تشكلت عن طريق التحلل الضوئي الشمسي.
- الحرارة: طبقة ساخنة للغاية. وعلى الرغم من بعده عن الشمس، إلا أن درجات حرارته تصل إلى 750 كلفن، وهي ظاهرة لم يتم تفسيرها بالكامل حتى الآن.
- إكزوسفير: المنطقة الخارجية، حيث تتسرب الغازات الجوية إلى الفضاء إلى أجل غير مسمى.
في الغلاف الجوي لنبتون، تتشكل أيضًا سحب من مركبات مختلفة اعتمادًا على الارتفاع والضغط.. تتكون الطبقات العليا من الميثان المجمد، والطبقات الوسطى من الأمونيا وكبريتيد الهيدروجين، وفي الأسفل، يُعتقد أن هناك سحبًا من الجليد المائي، مما يشير إلى تعقيد رأسي ملحوظ.
أقوى العواصف والرياح في النظام الشمسي
واحدة من الظواهر الجوية الأكثر شهرة في كوكب نبتون هي البقعة المظلمة العظيمة.، وهو نوع من الأعاصير بحجم الأرض اكتشفته مركبة الفضاء فوييجر 2 في عام 1989. وعلى الرغم من اختفاء هذا التكوين بمرور الوقت، فقد تم اكتشاف تشكيلات مماثلة لاحقًا، مما يشير إلى أن هذه الأنظمة مؤقتة ولكنها شائعة.
يمكن أن يصل سمك طبقات السحب إلى أكثر من 50 كيلومترًا وتتحرك في اتجاهات مختلفة اعتمادًا على خط العرض.، مما يؤدي إلى إنشاء نطاقات جوية في كلا نصفي الكرة الأرضية وفي المنطقة الاستوائية. إن الطاقة الداخلية القوية للكوكب، والتي من المحتمل أنها تنشأ من الحرارة المتبقية من تكوينه أو من العمليات الديناميكية في القلب، تغذي هذا الغلاف الجوي الديناميكي.
يتمتع غلاف نبتون الجوي ببنية ديناميكية للغاية وهو غني بالعناصر.. المكونات الرئيسية هي:
- هيدروجين: أكثر من 80% من التركيب الغازي.
- الهيليوم: حوالي 18٪.
- الميثان: حوالي 2%، على الرغم من أنه يلعب دورًا بصريًا مهيمنًا.
- مركبات أخرى: آثار من الأمونيا، الإيثان، الأسيتيلين، الماء، كبريتيد الهيدروجين، أول أكسيد الكربون وسيانيد الهيدروجين.
الميثان ليس المسؤول الوحيد عن لون الكوكبويتدخل أيضًا في عمليات مثل تكوين السحب وامتصاص الأشعة تحت الحمراء. هناك أدلة تشير إلى وجود غاز الميثان والأمونيا والماء أيضًا في باطن الكوكب، مما يشكل طبقة سائلة واسعة النطاق.
يمكن أن يتجاوز الضغط الجوي على نبتون 100 ميجا باسكال، ويمكن أن تنخفض درجات حرارة قمم السحاب إلى -218 درجة مئوية.. على أعماق أكبر، يزداد الضغط، مما يسمح بتكوين الجليد حتى في درجات الحرارة المرتفعة، مما يعطي وشاح الكوكب خصائص غريبة.
المواسم الطويلة والتقلبات المناخية الشديدة
يشهد نبتون فصولًا مشابهة لتلك الموجودة على الأرض، لكن كل منها يستمر لأكثر من أربعة عقود.. ويرجع ذلك إلى ميلان محوره بنحو 28,3 درجة ومداره الطويل جداً حول الشمس والذي يبلغ 165 عاماً.
خلال فصل الصيف في أحد نصفي الكرة الأرضية، تتغير البيئة الجوية بشكل كبير.. على سبيل المثال، في الصيف الأخير في نصف الكرة الجنوبي (الذي استمر حوالي 40 سنة أرضية)، لوحظت زيادة في كثافة سحب الميثان فوق القطب الجنوبي، نتيجة للاحتباس الحراري الموسمي الذي أدى إلى تبخر بعض الميثان المتجمد إلى مناطق أعلى.
وقد تم رصد نمط حراري غريب أيضًا: فقد برد الغلاف الجوي العلوي لكوكب نبتون بشكل كبير في العقود الأخيرة.. وبحسب ملاحظات تلسكوب ويب، فإن درجة الحرارة في عام 2023 كانت حوالي نصف تلك التي سجلتها فوييجر 2 في عام 1989. ولا تزال هذه الظاهرة قيد الدراسة، ولكنها قد تؤثر على شدة الشفق القطبي والنشاط العام للغلاف الجوي.
الشفق القطبي على نبتون: نتائج جديدة من تلسكوب ويب
الشيء الغريب في الشفق القطبي على كوكب نبتون هو أنه لا يقتصر على القطبين كما هو الحال على كوكبنا.. وبما أن المجال المغناطيسي للكوكب مائل بنحو 47 درجة بالنسبة لمحور دورانه، فإن الشفق القطبي يظهر عند خطوط العرض المتوسطة، تماما كما يحدث على الأرض فوق أميركا الجنوبية.
بالإضافة إلى ذلك، حدد ويب وجودًا قويًا لأيون H3+ في الغلاف الجوي العلوي لنبتون.، وهي علامة واضحة على النشاط الشفقي. وكان هذا الاكتشاف مهما لأنه أكد بشكل غير مباشر درجة حرارة الغلاف الجوي العلوي والتأثير الذي تحدثه ديناميكيات المجال المغناطيسي على بنيته.
الاستكشاف والاكتشافات التاريخية حول غلافه الجوي
تم اكتشاف نبتون في عام 1846 بفضل الحسابات الرياضية التي تنبأت بوجوده على أساس الاضطرابات في مدار أورانوس.. لقد شكلت عزلتها تحديًا كبيرًا لدراستها، ولكن مع مرور الوقت، كشفت الملاحظات التلسكوبية والبعثات الفضائية عن معلومات مهمة.
في عام 1989، كان مسبار فوييجر 2 هو المسبار الأول والوحيد الذي حلّق بالقرب من نبتون.، مما يوفر صورًا تفصيلية لسطحه الغائم وحلقاته والأقمار التي تدور حوله. وبفضل هذه المهمة، تم اكتشاف الرياح والعواصف الأسرع من الصوت مثل البقعة المظلمة العظيمة، وتم أيضًا تأكيد وجود مجال مغناطيسي معقد.
وبعد ذلك، واصلت التلسكوبات مثل هابل وويب دراسة الكوكب من الأرض ومدارها.، مما يسمح بتسجيل التطور الموسمي، والتبريد الجوي وظهور الشفق القطبي، بالإضافة إلى النمذجة الدقيقة لأنماط الضغط ودرجة الحرارة والتركيب الكيميائي على ارتفاعات مختلفة.
إن الاستمرار في دراسة نبتون لا يسمح لنا بفهم هذا الكوكب الفريد فحسب، بل يعمل أيضًا كنموذج لدراسة الكواكب الخارجية المماثلة. تدور حول نجوم أخرى ولها غلاف جوي غني بالميثان أو ظروف جوية قاسية.
نبتون هو كوكب لا يتوقف أبدًا عن المفاجآت. يعتبر الغلاف الجوي للكوكب موطنًا لبعض الظواهر الأكثر تطرفًا في النظام الشمسي بأكمله: الرياح السريعة، والعواصف العملاقة، والشفق القطبي في أماكن غير متوقعة، والديناميكيات الحرارية والكيميائية التي لا تزال تثير العديد من الأسئلة. توفر المعلومات المستخرجة من مصادر مختلفة قطعًا رئيسية لحل هذا اللغز الأزرق الكبير. مع كل ملاحظة جديدة، نستكمل تدريجيا خريطة الكوكب الذي، على الرغم من بعده، يلعب دورا رئيسيا في فهم العوالم الغازية والجليدية في الكون.
