کشف اکسیژن در جو سیاره زهره

طبق مدل های نظری، اکسیژن اتمی در جو سیاره زهره وجود دارد و حتی مستقیماً در سمت تاریک زهره شناسایی شده است، ولی تیمی به رهبری هاینز- ویلهلم هوبرز فیزیکدان مرکز هوافضای آلمان (DLR) می گوید که تشخیص اکسیژن در سمت روز زهره به این معنی است که ما بینش جدیدی از پویایی جو این سیاره و الگوهای گردشی در آن داریم.

زهره دنیایی است که دانشمندان به دنبال بررسی جزئیات بیشتر آن هستند و از بسیاری جهات شبیه به زمین است. ولی از دیگر جهات، کاملا متفاوت و جهنمی است. جرم و ترکیب آن مانند زمین است، اما در حالی که زمین مرطوب، سرسبز و مملو از حیات است، زهره پوشیده از ابرهای ضخیم و خفه کننده است که عمدتاً از دی اکسید کربن تشکیل شده اند و یک محیط گلخانه ای ایجاد کرده اند که منجر به دمای متوسط سطحی در حدود ۴۶۴ درجه سانتیگراد می شود، شبیه به یک گودال مرگ است.

آن ابرها باران اسیدی روی زهره می ریزند و کل جو آن با سرعت فوق العاده ای به دور این سیاره می چرخد. بادهای زیر ابرهای زهره میتوانند با سرعتی در حدود ۷۰۰ کیلومتر در ساعت حرکت کنند. در حالیکه بر روی زمین، بالاترین سرعت باد ثبت شده در حین وزش طوفان، ۴۰۷ کیلومتر در ساعت بوده است.

ما نمی دانیم که زهره و زمین چگونه بسیار متفاوت از یکدیگر شده اند، اما مطالعه زهره میتواند به ما در کشف آن کمک کند. آیا زهره زمانی در مسیری مشابه زمین قرار داشته و در جایی مسیرش منحرف شده است یا از همان ابتدا یک سیاره جهنمی بوده است؟

شناخت جو زهره میتواند به ما در درک تفاوت های بین آن و زمین کمک کند و یکی از راه‌های انجام این کار، دنبال کردن اکسیژن است.

اکسیژن اتمی مانند اکسیژنی که همه ی ما تنفس می کنیم، نیست. اکسیژنی که ما تنفس می کنیم، اکسیژن مولکولی یا O۲ است که از دو اتم اکسیژن متصل به هم تشکیل شده است، ولی اکسیژن اتمی از اتم های منفرد و تکی اکسیژن تشکیل شده است و دوام زیادی ندارد، زیرا بسیار واکنش پذیر است و به راحتی به اتم های دیگر متصل می شود.

اکسیژن اتمی این جا روی زمین، در ارتفاعات بلند، فراوان است، جایی که در اثر نورکافتِ اکسیژن مولکولی ایجاد می شود. اساسا فوتون های خورشیدی، O۲ موجود در جو زمین را می شکنند و موجب تولید اکسیژن اتمی می شوند.

تصور می شود روند مشابهی در زهره نیز اتفاق می افتد. جو زهره عمدتاً از کربن دی اکسید است. هنگامی که نور خورشید (Sunlight) به CO۲ برخورد می کند، نورکافت، مولکول ها را به اکسیژن اتمی و مونوکسید کربن تقسیم می کند. مونوکسید کربن نیز در معرض نورکافت قرار می گیرد.

وقتی این اتم ها به سمت تاریک زهره میروند، دوباره به دی اکسید کربن تبدیل میشوند، فرآیندی که باعث می شود قسمت شب سیاره بدرخشد. اکسیژن اتمی بعنوان بخشی از این فرآیند مشاهده شده است، اما قبلا هرگز در روز دیده نشده بود.

هوبرز و تیمش داده های جمع آوری شده توسط رصدخانه استراتوسفری برای نجوم فروسرخ (SOFIA) را که در ارتفاعات جو زمین، در محدوده طول موج تراهرتز در میان امواج مایکروویو و فروسرخ دور عمل می کند، مورد مطالعه قرار دادند. این تلسکوپ در سه نوبت جداگانه پرواز کرد و داده هایی را در ۱۷ مکان در زهره شامل هفت مکان در سمت روز، ۹ مکان در سمت شب و یک مکان در وسط این دو ناحیه جمع آوری کرد.

اخترشناسان در تمام این ۱۷ مکان، اکسیژن اتمی را شناسایی کردند که غلظت آن در ارتفاع حدود ۱۰۰ کیلومتری به اوج می رسید. این مربوط به ارتفاعی است که مستقیماً بین دو الگوی گردش جوی غالب در زهره شامل جریان فوق دوار قدرتمند زیر ۷۰ کیلومتر که خلاف جهت چرخش سیاره می چرخد و جریان موجود در ارتفاع بالای ۱۲۰ کیلومتری سطح زهره قرار دارد.

به گفته پژوهشگران، این بدان معناست که اکسیژن اتمی منبعی دست نخورده را برای کاوش در این منطقه انتقالی جوی در زهره نشان می دهد.

آن ها می گویند: مشاهدات آینده، به ویژه در نزدیکی نقاط ضد خورشیدی و زیر خورشیدی (ارتفاع ۱۲۰ کیلومتری سطح زهره) و تمام زوایای اوج خورشیدی، تصویر دقیق تری از این منطقه عجیب و غریب ارائه می دهد و از ماموریت های فضایی آینده به زهره پشتیبانی می کند.

پژوهشگران افزودند: همراه با اندازه‌گیری اکسیژن اتمی در جو زمین و مریخ، داده های زهره می توانند به بهبود درک ما از چگونگی و چرایی جو زهره و زمین کمک کنند.

این پژوهش در مجله Nature Communications منتشر شده است.