یك میلیارد آمپر در اطراف سیاه‌ی مشتری

مغناطیس كره‌ی مشتری – حبابی مغناطیسی كه این سیاره را احاطه كرده است – یكی از پیچیده‌ترین موجودات منظومه شمسی است و مطابق اطلاعاتی كه از كاوه فضایی اروپا، اولیس به دست آمده است با مغناطیسكره زمین خیلی فرق دارد. اولیس ماه گذشته از كنار این سیاره بزرگ گذشت. این مغناطیسكره از موقعی كه آخرین بار در دهه 1970 توسط كاوه‌های فضایی وویجر مشاهده شد خیلی فرق كرده است.
شكل مغناطیسكره زمین شبیه قطره اشك است اما مغناطیسكره مشتری بیشتر شبیه به یك ماهی پهن می‌ماند. جریان‌های الكتریكی شدیدی كه در فضای حول و حوش این سیاره فراتر از مدار قمرهای اصلیش، جریان دارند، حكایت از چنین شكلی می‌كنند.
مأموریت اولیس این بود كه در 1994 از زیر قطب جنوب خورشید بگذرد و در سال 1995 قطب شمال خورشید را دور بزند. دلیل فرستادن اولیس به مشتری این بوده است كه گرانش این سیاره غول پیكر، قبل از آن كه سفینه راهی خورشید بشود، آن را از صفحه مدار سیارات خارج كند. سفینه در 8 فوریه، قبل از آنكه قطب جنوب سیاره را دور بزند و عازم خورشید شود از فراز قطب شمال سیاره عبور كرد و از 45000 كیلومتری (تقریباً 6 برابر شعاع مشتری) استوانه‌ای آن گذشت. به نظر آندره بالوگ، مسؤول مغناطیس سنجی اولیس دیدار مشتری دقیقاً طبق نقشه انجام شد. اكنون حركت سفینه فضایی در صفحه مدار سیارات نیست. بالوگ می‌گوید: اولیس هیچ اشكالی پیدا نكرده است. هیچكدام از دستگاه‌هایش، از میدان تابشی مشتری صدمه‌ای ندیده است.
بعضی از این دستگاه‌ها محیط مشتری، از جمله میدان مغناطیسی آن را كه قوی‌ترین میدان مغناطیسی سیارات است كاویده‌اند. اولیس بعد از 12 سال از مشتری دیدار می‌كرد. در دهه 1970 دو سفینه فضایی پایونیر و دو سفینه وویجر به فاصله 6 سال از هم از كنار این سیاره عبور كردند. این كاوه‌ها فقط از ناحیه بالای استوای مشتری گذشتند و اندازه‌گیری‌هایشان نشان داد كه مغناطیس – سیاره شبیه مغناطیس زمین، منتها خیلی بزرگتر از آن، است. این ناحیه‌ای است تقریباً كروی كه مغناطیس- سیاره در آن به وسیله پادذرات باردار خورشیدی محصور شده است. دنباله‌ای هم دارد كه در سمت مقابل خورشید ممتد است. حالا اولیس بعد شمال جنوبی را كاویده است. سفینه فضایی در دوم فوریه یعنی دو روز زودتر از موعد مقرر وارد مغناطیسكره مشتری شد. و دو روز هم زودتر یعنی در 12 فوریه آن را ترك كرد. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد كه مغناطیسكره مشتری شكل له شده‌ای دارد و در صفحه مدار سیارات تا حدود 50 برابر قطر مشتری، امتداد یافته ولی وسعت آن در جهت عمودی نصف این مقدار است.
شكل مغناطیس كره از طریق جریان الكتریكی وسیعی كه در گازهای رقیق اطراف سیاره جریان دارد توضیح داده می‌شود. اتم‌های گوگرد و اكسیژنی كه از قمر آتشفشان‌دار مشتری – یو – تأمین می‌شود، ناقل این جریان‌اند. این ذرات نخست تا فاصله 421000 كیلومتری سیاره مدار یورا دنبال می‌كنند. بقایای آتش‌فشانی یو، كه چنبره یو نام گرفته است و در سرتاسر مدار قمر وجود دارد. از یافته‌های اولیس یكی این است كه این اتم‌ها حلقه پیوسته‌ای را به وجود نمی‌آورند بلكه قطعه‌های جدا از همی در اطراف مدار یو هستند.
ذرات پرانرژی‌ای كه در دام میدان مغناطیسی مشتری گرفتار شده‌اند این اتم‌ها را یونیده می‌كنند و پلاسمایی به وجود می‌آورند. این پلاسما به صورت ورقه نازكی می‌گسترد و از مدار یو فراتر می‌رود. با چرخش سیاره، میدان مغناطیسی گاز یونیده دورتادور سیاره می‌پیچد. اولیس كشف كرده است كه این ورقه جریان دست كم تا فاصله 40 برابر شعاع مشتری گسترده است؛ این وسعت حدوداً دوبرابر وسعتی است كه سفینه قبلی اندازه گرفته بود.
به عقیده بالوگ، جریانی الكتریكی در حدود یك میلیارد آمپر در این ورقه جاری است. این جریان موجب میدانی مغناطیسی، مستقل از میدان مغناطیسی ناشی از خود مشتری، است. این میدان، در ناحیه بیرونی مغناطیسكره سیاره، شكل پخی به، مغناطیسكره می‌دهد. بدین طریق نتایج به دست آمده از مغناطیس سنج اولیس و آزمایش‌های دیگری كه مستقیماً ذرات باردار و تابشی را اندازه گرفته‌اند، توضیح داده می‌شود. مطابق اطلاعاتی كه از اولیس به دست آمده، مغناطیسكره مشتری، در صفحه سیارات در حال حاضر وسعتی دوبرابر وسعتش در دهه 1970 دارد. بالوگ می‌گوید: با دور شدن پلاسمای داغ از ناحیه یو، مغناطیسكره مشتری مانند یك بادكنك باد شده است.
مقدار پلاسما در طول سال به دو دلیل تغییر می‌كند. بدواً كوه‌های آتشفشان یو به تناوب منفجر می‌شوند. اما این مطلب همه داستان نیست زیرا با آن كه یو فعلاً خیلی فعال نیست، اما مغناطیسكره به سرعت رشد می‌كند. دلیل دوم تغییر پلاسما به چنبره اطراف مدار یو مربوط می‌شود، كه اتم‌ها بعد از ترك یو در آن‌جا اقامت می‌كنند. لبه خارجی این چنبره ناپایدار است گهگاه دسته‌ای از یون‌ها چنبره را ترك می‌كنند و به ورقه جریان می‌پیوندند و موجب افزایش وسعت مغناطیسكره می‌شوند.
اولیس، در نزدیك‌ترین فاصله از مشتری، درست از بیرون مدار یو عبور كرد و یك میدان مغناطیسی 4ر2 میكروتسلایی را اندازه گرفت، ده درصد این میدان، مربوط به ورقه جریان بود و بقیه ناشی از میدان مغناطیسی داخلی مشتری. پایونیر و وویجر شدت میدان سیاره را معادل 2000 برابر از میدان زمین اندازه گرفتند، محور این میدان مغناطیسی انحرافی در حدود ⃘ 10 از محور سیاره دارد. اولیس همان میدان مغناطیسی را با دقت بیشتر اندازه‌گیری كرد.
در آزمایش دیگری كه روی این سفینه انجام گرفت برخورد ذرات غبار با اولیس اندازه‌گیری شد. این اولین آشكار ساز غباری است كه به سیاره‌ای دیگر حمل می‌شود. در فاصله میان سیاره‌ها، هر هفته یك ذره غبار به اولیس برخورد می‌كرد. اما وقتی كه از نزدیكی مشتری می‌گذشت، كاوه فضایی هشت بار با ذراتی به قطر 1 تا 10 میكرومتر مصادف شد. تونی مك دانل از دانشگاه كنت، كه سرپرست گروه است می‌گوید كه مشتری محیط نسبتاً غبار آلودی است.
گرانش شدید مشتری، ذرات گرد و غبار میان سیاره‌ای را جذب می‌كند و به این ترتیب تمركز غبار در نزدیكی مشتری به حدود یكصد برابر تمركز غبار در فضای میان سیاره‌ای می‌رسد. دست كم دو برخورد از هشت برخورد غباری گزارش شده و به وسیله اولیس، احتمالاً مربوط به ذراتی است كه به این طریق به سمت مشتری كشیده شده‌اند.
شش برخورد دیگر در حین عبور از بالای استوای سیاره صورت گرفت. این برخوردها احتمالاً با قسمتی از حلقه غبار رقیقی است كه گرداگرد مشتری واقع شده است. این قسمت ناحیه خارجی حلقه بزرگی است كه دوربین‌های وویجر 1 و2 در فاصله‌ای نزدیكتر به سیاره كشف كرده بودند. سفینه‌های وویجر نشان دادند كه روشن‌ترین قسمت این حلقه در 129000 كیلومتری از مركز مشتری است و وسعت آن در حدود 200000 كیلومتری است. اولیس كشف كرده است كه این حلقه گرد و غبار تا فاصله‌ای دو برابر مقدار بالا وسعت دارد.
به نظر مك دانل، ذرات كوچك گرد و غبار بر اثر برخورد از اجسام سنگی (به اندازه دانه شن) موجود در اطراف استوای مشتری، كنده شده‌اند. برخورد ممكناست با دانه دیگری بوده باشد یا با ذرات غبار میان سیاره‌ای كه گرانش مشتری آن‌ها را به آن ناحیه كشیده است. قسمتی از گرد و غبار هم ممكن است ناشی از كوه‌های آتش‌فشان فعال یو باشد. مك دانل می‌گوید كه هیچ اطلاعاتی در مورد تركیب غبارها نداریم. بنابراین نمی‌توانیم با اطمینان از منشأ آن‌ها صحبت كنیم.