ابرهای زهره مملو از آب هستند!

بازنگری در داده‌های ۵۰ ساله رصد سیاره زهره

کد خبر: ۸۲۶۹۵۵

تاریخ: ۱۴ مهر ۱۴۰۴ - ۰۹:۵۸

به گزارش ایران اکونومیست؛ به نظر می‌رسد که بازتحلیل داده‌های قدیمی در درک کنونی ما تغییر ایجاد می‌کند. یکی از داغ‌ترین مباحث اخیر در جامعه اخترشناسی این بوده است که آیا حیات می‌تواند در سیاره زهره، به ویژه در لایه‌های ابری آن که برخی از آنها حداقل از نظر فشار و دما، شبیه‌ترین شرایط به زمین را نسبت به هر کجای دیگر در منظومه شمسی دارند، وجود داشته باشد یا خیر؟

به نقل از اس‌ای، اکنون مقاله جدیدی از تیمی از محققان آمریکایی با بازتحلیل داده‌های مأموریت پایونیر(Pioneer) به سیاره زهره که ناسا در دهه ۷۰ راه‌اندازی کرد و یافتن اینکه ابرهای زهره عمدتاً از آب تشکیل شده‌اند، به این بحث دامن زده است.

این بدان معنا نیست که این آب به معنای سنتی نحوه تفکر ما در مورد بخار آب است که ابرها را در اینجا روی زمین تشکیل می‌دهد، بلکه به نظر می‌رسد «دی‌هیدروژن مونوکسید» موجود در ابرهای زهره به جای اینکه به صورت قطرات آب خالص به تنهایی وجود داشته باشد، در مواد هیدراته محصور شده است.

این یک تغییر اساسی نسبت به درک فعلی ما مبنی بر این است که ابرهای زهره عمدتاً از اسید سولفوریک تشکیل شده‌اند. البته این نتایج جدید نیز نشان می‌دهند که ۲۲ درصد از مواد ابرهای زهره از اسید سولفوریک تشکیل شده‌اند.

اکنون پرسش این است که چگونه دانشمندان در دهه ۷۰ میلادی توانستند تا این حد از واقعیت دور باشند؟ برای پاسخ به این پرسش، نیاز به تحقیقات علمی توسط مجموعه‌ای از محققان در مؤسسات مختلف، از جمله دانشگاه پلی‌تکنیک پومونا(Pomona)، دانشگاه ویسکانسین(Wisconsin) و حتی خود ناسا برای کشف داده‌های قدیمی «پایونیر» بود.

این داده‌ها روی یک میکروفیلم در دفتر بایگانی هماهنگی داده‌های علوم فضایی ناسا ذخیره شده بودند، بنابراین اولین قدم در تجزیه و تحلیل مجدد داده‌ها، استخراج آنها از بایگانی و دیجیتالی کردن آنها بود.

الهام‌بخش این ایده، گفتگویی بین راکش موگول(Rakesh Mogul) از دانشگاه فناوری پومونا و سانجی لیمایه(Sanjay Limaye)، زهره‌شناس از دانشگاه ویسکانسین بود که در مورد ترکیب ابرهای زهره صحبت می‌کردند و سپس توافق کردند که باید داده‌های طیف‌سنجی جرمی را که «پایونیر» در ابتدا جمع‌آوری کرده بود، دوباره تجزیه و تحلیل کنند، زیرا فکر می‌کردند ممکن است بینش‌های جدیدی برای کشف وجود داشته باشد و در نهایت نیز مشخص شد که وجود دارد.

این داده‌ها از دو ابزار موجود در «کاوشگر بزرگ پایونیر ونوس» (بخشی از ماموریت «پایونیر» که به میان ابرهای زهره نفوذ کرد)، موسوم به  «طیف‌سنج جرمی خنثی»(LNMS) و «کروماتوگراف گازی»(LGC) گرفته شده است.

موگول و لیمایه متوجه شدند که با فرود کاوشگر از میان بخش‌های ضخیم‌تر جو، ورودی‌های این ابزارها که برای اندازه‌گیری گازهای جوی طراحی شده بودند، با ذرات معلق در هوا از ابرها مسدود می‌شوند.

برای تعریف این گرفتگی، آنها به کاهش شدید اما موقت سطح CO2 در جو هنگام پایین آمدن کاوشگر از میان لایه‌های ابر اشاره می‌کنند.

آنها به جای اینکه این موضوع را به عنوان نقص دستگاه در نظر بگیرند، به داده‌ها به عنوان راهی برای تجزیه و تحلیل انواع هواپخش‌هایی که در دهانه ورودی به دام افتاده بودند، نگاه کردند و این کار را با بررسی دمای سوختن آنها انجام دادند.

این کاوشگر با ادامه فرود خود در جو، هواپخش‌های مختلف را در دماهای مختلف ذوب کرد و اجازه داد دهانه ورودی دوباره آزادانه جریان یابد که باعث شد میزان CO2 مجددا افزایش یابد. تجزیه و تحلیل گازهایی که در دماهای ذوب شده توسط آن هواپخش‌ها آزاد شدند، به آنها کمک کرد تا بفهمند که هواپخش‌ها و خود ابرها از چه چیزی تشکیل شده‌اند.

اولین چیزهایی که آنها متوجه شدند، افزایش شدید میزان آب در دمای ۱۸۵ درجه سانتی‌گراد و ۴۱۴ درجه سانتی‌گراد بود که نشان دهنده هیدرات‌هایی مانند سولفات آهن هیدراته و سولفات منیزیم هیدراته بود. آنها همچنین متوجه شدند که آب با ۶۲ درصد، بخش عمده‌ای از هواپخش‌ها را تشکیل می‌دهد، اگرچه تقریباً تمام آن در این هیدرات‌ها محصور شده است.

همانطور که انتظار می‌رفت، اسید سولفوریک نیز در هواپخش‌ها وجود داشت. این اسید در حدود ۲۱۵ درجه سانتی‌گراد که دمای تجزیه اسید سولفوریک است، به صورت SO2 به مقدار زیادی آزاد شد. جالب توجه است که در دمای حدود ۳۹۷ درجه سانتی‌گراد نیز SO2 دیگری آزاد شد که نشان می‌داد ترکیب سولفات دیگری با پایداری حرارتی بیشتر نیز در هواپخش‌ها وجود دارد.

نشانه‌ای از اینکه آن ترکیب ممکن است چه باشد، از افزایش ناگهانی یک ماده شیمیایی دیگر، یعنی آهن، هرچند غیرمنتظره ناشی می‌شود. ابزار LNMS در همان دمای افزایش ناگهانی دوم SO2، افزایش ناگهانی یون‌های آهن را تشخیص داد.

همراه با انتشار SO2 در آن دما، نشانه‌ای قوی وجود دارد که یکی از هواپخش‌ها، «فریک سولفات»( ferric sulfate) است که در حدود آن دماها به اکسید آهن و اکسیدهای گوگرد تجزیه می‌شود.

تخمین‌ها، میزان «فریک سولفات» موجود در هواپخش‌ها را تا ۱۶ درصد نشان می‌دهند که تقریباً با ۲۲ درصد تخمین زده شده برای اسید سولفوریک که تا قبل از این مقاله تصور می‌شد در توده‌های ابری غالب است، مطابقت دارد.

حالا پرسش این است که آهن از کجا آمده است؟ نویسندگان معتقدند که این آهن از گرد و غبار کیهانی که به جو زهره کشیده می‌شود و سپس با توده ابری اسیدی واکنش می‌دهد، ناشی می‌شود.

در نهایت، بزرگترین یافته این تحلیل جدید، حضور قابل توجه آب است. همچنین این موضوع، معمای مربوط به دلیل وجود اختلاف بین کاوشگرهایی که داده‌ها را از ابرهای واقعی جمع‌آوری می‌کردند، در مقایسه با کاوشگرهایی که صرفاً از راه دور با تجهیزات طیف‌سنجی، لایه ابری زهره را از نظر محتوای آب ابرها اسکن می‌کردند، حل می‌کند.

دستگاه‌های سنجش از راه دور قادر به تشخیص آب موجود در هیدرات‌ها نخواهند بود و فقط مقدار بخار جوی را تشخیص می‌دهند که باعث می‌شود کاوشگرهایی که تا جو زهره پایین می‌روند، در محاسبه کل محتوای آب بسیار دقیق‌تر باشند.

بدیهی است که این درک جدید، پیامدهای بزرگی برای جستجوی حیات در ابرهای زهره دارد، زیرا یکی از استدلال‌های اصلی علیه این احتمال، کمبود آب در آن محیط بود. اکنون معلوم می‌شود که آب بسیار فراوان‌تر از آن چیزی است که قبلاً تصور می‌شد، اگرچه باید اعتراف کرد که برای زندگی اکثر میکروب‌های زمینی نسبتاً اسیدی است.

این درک جدید نشان می‌دهد که حتی داده‌های قدیمی چقدر می‌توانند مفید باشند و چگونه می‌توانند به طور مؤثر به بحث‌های مدرن در مورد سوالات علمی بی‌پاسخ کمک کنند. مشکل ممکن است فقط پیدا کردن آن باشد که در جایی در بایگانی‌های ناسا دفن شده است؛ یافته‌هایی که می‌تواند به خودی خود یک شاهکار علمی باشد.