दशकों पुराना यूरेनस रहस्य सुलझ गया

यूरेनस का ऊपरी वायुमंडल दशकों से ठंडा हो रहा है – और अब वैज्ञानिकों ने दिखाया है कि ऐसा क्यों है।

पृथ्वी के अवलोकन से पता चला है कि यूरेनस का ऊपरी वायुमंडल दशकों से ठंडा हो रहा है, इसका कोई स्पष्ट स्पष्टीकरण नहीं है।

अब, इंपीरियल कॉलेज लंदन के वैज्ञानिकों के नेतृत्व में एक टीम ने निर्धारित किया है कि सौर हवा में अप्रत्याशित दीर्घकालिक परिवर्तन – सूर्य से आने वाले कणों और ऊर्जा की धारा – गिरावट के पीछे हैं।

यह… हमने अपने सौर मंडल के किसी भी अन्य ग्रह पर जो देखा है उससे भिन्न है। डॉ एडम मास्टर्स

टीम का अनुमान है कि आने वाले वर्षों में सौर हवा कैसे बदलती है, इसके आधार पर यूरेनस का ऊपरी वायुमंडल ठंडा होना जारी रहना चाहिए या प्रवृत्ति को उलट कर फिर से गर्म हो जाना चाहिए।

इंपीरियल में भौतिकी विभाग के प्रमुख शोधकर्ता डॉ. एडम मास्टर्स ने कहा: “सौर हवा द्वारा यूरेनस के ऊपरी वायुमंडल पर यह स्पष्ट रूप से बहुत मजबूत नियंत्रण है जो हमने अपने सौर मंडल के किसी भी अन्य ग्रह पर देखा है।

“इसका मतलब यह है कि सौर मंडल के बाहर के ग्रह भी ऐसी ही स्थिति में हो सकते हैं। इसलिए ये अंतर्दृष्टि दूर के तारों के आसपास समान ग्रहों से आने वाले संकेतों के प्रकार पर प्रकाश डालकर शोधकर्ताओं को एक्सोप्लैनेट की जांच करने में मदद कर सकती है।”

यह शोध आज जर्नल में प्रकाशित हुआ है भूभौतिकीय अनुसंधान पत्र.

एक बढ़िया रहस्य

यूरेनस के पास से उड़ान भरने वाला आखिरी और एकमात्र अंतरिक्ष यान 1986 में वोयाजर 2 था, जो सौर मंडल से बाहर जा रहा था। यह यूरेनस के वायुमंडल के ऊपरी हिस्से का तापमान लेने में सक्षम था, जिसे थर्मोस्फीयर कहा जाता है।

तब से, पृथ्वी-आधारित दूरबीनें नियमित रूप से यूरेनस के थर्मोस्फीयर के तापमान को मापने में सक्षम हो गई हैं – और उस समय में, इसका कुल तापमान लगभग आधा हो गया है।

पृथ्वी में भी एक थर्मोस्फीयर है, लेकिन इसने समान नाटकीय वैश्विक तापमान परिवर्तन का अनुभव नहीं किया है, और न ही मॉनिटर किए गए थर्मोस्फियर वाले किसी अन्य सौर मंडल के ग्रह हैं।

वैज्ञानिकों को आश्चर्य हुआ कि क्या यह सनस्पॉट गतिविधि के 11-वर्षीय 'सौर चक्र' के कारण हो सकता है, लेकिन 30 वर्षों के डेटा एकत्र करने के बाद, लगातार गिरावट के अलावा कोई पैटर्न नहीं पाया गया। एक साधारण मौसमी प्रभाव को भी खारिज कर दिया गया था, क्योंकि यूरेनस का विषुव 2007 में आया और चला गया।

रहस्य आखिरकार तब सुलझ गया जब पेपर के लेखक, जो उस समय थोड़े अलग क्षेत्रों में काम कर रहे थे, एक सम्मेलन में एक साथ आए। उन्होंने महसूस किया कि इसका स्पष्टीकरण एक ही समय सीमा में सौर हवा के गुणों में क्रमिक परिवर्तन से हो सकता है।

बदलते प्रभाव

पृथ्वी के थर्मोस्फीयर में, तापमान मुख्य रूप से सूर्य के प्रकाश द्वारा नियंत्रित होता है – फोटॉन (प्रकाश कण) ऊर्जा लाते हैं और कुछ प्रतिक्रियाओं का कारण बनते हैं। सूर्य से आने वाले इन फोटॉनों की तीव्रता 11 साल के सौर चक्र के साथ ऊपर-नीचे होती रहती है।

हालाँकि, सूर्य से दूर अंतरिक्ष में बहने वाली सौर हवा भी लंबे समय के पैमाने पर एक अलग तरीके से बदल रही है। 1990 के बाद से सौर हवा का वार्षिक औसत बाहरी दबाव धीरे-धीरे लेकिन महत्वपूर्ण रूप से कम हो रहा है, जबकि 11-वर्षीय चक्र से इसका कोई संबंध नहीं दिख रहा है। हालाँकि यह गिरावट यूरेनस के थर्मोस्फीयर तापमान में गिरावट को बारीकी से दर्शाती है।

इसने टीम को सुझाव दिया कि यूरेनस का थर्मोस्फीयर तापमान पृथ्वी की तरह फोटॉन द्वारा नियंत्रित नहीं होता है। इसके बजाय, ऐसा प्रतीत होता है कि सौर हवा के दबाव में गिरावट से यूरेनस के सुरक्षात्मक चुंबकीय 'बुलबुले' का विशिष्ट आकार बड़ा हो गया है।

चूंकि यह बुलबुला, जिसे मैग्नेटोस्फीयर के रूप में जाना जाता है, ग्रह की सतह तक पहुंचने वाली सौर हवा के लिए एक बाधा है, एक बड़े बुलबुले का मतलब एक बड़ी बाधा है। यह यूरेनस के चारों ओर अंतरिक्ष के माध्यम से ऊर्जा प्रवाह को संचालित करता है, अंततः ग्रह के थर्मोस्फीयर तक पहुंचता है और इसके समग्र तापमान को दृढ़ता से नियंत्रित करता प्रतीत होता है।

परिणाम से पता चलता है कि अपने मूल तारे के निकट ग्रहों के लिए – जैसे पृथ्वी सूर्य के निकट है – उनका थर्मोस्फीयर तारों के प्रकाश द्वारा नियंत्रित होता है। लेकिन दूर के ग्रहों के लिए, जिनका मैग्नेटोस्फीयर कहीं अधिक बड़ा हो सकता है, तारकीय हवा से आपतित ऊर्जा एक अधिक मजबूत कारक हो सकती है।

यूरेनस तक – और उससे भी आगे

डॉ. मास्टर्स उस अंतरराष्ट्रीय टीम का हिस्सा हैं जो 2030 के दशक में लॉन्च किए जाने वाले यूरेनस के भविष्य के नासा मिशन के लिए विज्ञान के लक्ष्यों को परिभाषित कर रही है। यूरेनस का ठंडा थर्मोस्फीयर एक रहस्य था जिसे सुलझाया जाना था, लेकिन संभावित कारण के बारे में बहुत कम जानकारी होने के कारण, मिशन द्वारा परीक्षण किए जा सकने वाले सिद्धांत के साथ आना मुश्किल हो गया था।

यह अब बदल गया है, इस खोज के साथ यह भविष्यवाणी की गई है कि यूरेनस के थर्मोस्फीयर को कैसे विकसित करना जारी रखना चाहिए और इस भविष्य के मिशन विज्ञान लक्ष्य में इस बात पर ध्यान केंद्रित करना है कि सौर पवन ऊर्जा वास्तव में यूरेनस के असामान्य मैग्नेटोस्फीयर में कैसे आती है। टीम इस बात में भी रुचि रखती है कि क्या नेपच्यून में भी ऐसी ही स्थिति है, जहां 1980 के दशक में वोयाजर के बाद से कोई भी नहीं गया है।

इस बीच, यह खोज एक्सोप्लैनेट को चिह्नित करने में मदद कर सकती है। जहां भी स्थिति यूरेनस जैसी है, वहां एक्सोप्लैनेट के ऊपरी वायुमंडल से उत्सर्जन – औरोरा सहित – अत्यधिक संवेदनशील होना चाहिए कि घटना तारकीय हवा कैसे विकसित हो रही है। टीम का सुझाव है कि पर्यवेक्षकों को अपने मूल तारे से आगे और/या तेज तारकीय हवाओं वाले सिस्टम में एक्सोप्लैनेट पर अधिक ध्यान केंद्रित करना चाहिए, जहां अब तक उत्सर्जन को कम करके आंका गया है।

डॉ मास्टर्स ने समझाया: “यूरेनस पर इस मजबूत तारा-ग्रह संपर्क का यह स्थापित करने में प्रभाव हो सकता है कि क्या विभिन्न एक्सोप्लैनेट अपने अंदरूनी हिस्सों में मजबूत चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करते हैं – जो हमारे सौर मंडल के बाहर रहने योग्य दुनिया की खोज में एक महत्वपूर्ण कारक है।”

हालाँकि, दशकों से दबाव में गिरावट के साथ, सौर हवा क्यों बदल रही है, इसका रहस्य अन्य वैज्ञानिकों के लिए एक प्रश्न है।

ए. मास्टर्स, जेआर सज़ाले, एस. ज़ोमेरडिज्क-रसेल और एमएम काओ द्वारा लिखित 'सौर पवन ऊर्जा संभवतः यूरेनस के थर्मोस्फीयर तापमान को नियंत्रित करती है' में प्रकाशित हुआ है। भूभौतिकीय अनुसंधान पत्र.