کشف اکسیژن در سمت روز زهره!

اخترشناسانی که به جو سیاره زهره نگاه می‌کنند، مستقیماً نشانه‌های واضحی از وجود اکسیژن اتمی در نور روز این سیاره شناسایی کرده‌اند که در بالای ابرهای سمی آن قرار دارند.

طبق مدل‌های نظری، اکسیژن اتمی در جو سیاره زهره وجود دارد و حتی مستقیماً در سمت تاریک زهره شناسایی شده است، اما تیمی به رهبری هاینز-ویلهلم هوبرز فیزیکدان مرکز هوافضای آلمان (DLR) می‌گوید 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. اما از دیگر جهات، کاملاً 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 شده‌اند و یک محیط گلخانه‌ای ایجاد کرده‌اند که منجر به دمای متوسط سطحی در حدود ۴۶۴ درجه سانتی‌گراد می‌شود، شبیه به یک گودال مرگ است.

آن ابرها باران اسیدی روی زهره می‌ریزند و کل جو آن با سرعت فوق‌العاده‌ای به دور این سیاره می‌چرخد. بادهای زیر ابرهای زهره می‌توانند با سرعتی در حدود ۷۰۰ کیلومتر در ساعت حرکت کنند. در حالی که بر روی زمین، بالاترین سرعت باد ثبت شده در حین وزش طوفان، ۴۰۷ کیلومتر در ساعت بوده است.

ما نمی‌دانیم که زهره و زمین چگونه بسیار متفاوت از یکدیگر شده‌اند، 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 تفاوت‌های بین آن و زمین کمک کند و یکی از راه‌های انجام این کار، دنبال کردن اکسیژن است.

اکسیژن اتمی مانند اکسیژنی که همه‌ی ما تنفس می‌کنیم، نیست. اکسیژنی که ما تنفس می‌کنیم، اکسیژن مولکولی یا O ۲ است که از دو اتم اکسیژن متصل به هم تشکیل شده است، اما اکسیژن اتمی از اتم‌های منفرد و تکی اکسیژن تشکیل شده است و دوام زیادی ندارد، زیرا بسیار واکنش‌پذیر است و به راحتی به اتم‌های دیگر متصل می‌شود.

اکسیژن اتمی اینجا روی زمین، در ارتفاعات بلند، فراوان است، جایی که در اثر نورکافتِ اکسیژن مولکولی ایجاد می‌شود. اساسا فوتون‌های خورشیدی، O ۲ موجود در جو زمین را می‌شکنند و موجب تولید اکسیژن اتمی می‌شوند.

تصور می‌شود روند مشابهی در زهره نیز اتفاق می‌افتد. جو زهره عمدتاً از کربن دی اکسید است. هنگامی که نور خورشید به CO ۲ برخورد می‌کند، نورکافت، مولکول‌ها را به اکسیژن اتمی و مونوکسید کربن تقسیم می‌کند. مونوکسید کربن نیز در معرض نورکافت قرار می‌گیرد.

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

هوبرز و تیمش داده‌های جمع‌آوری 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 می‌کند، مورد مطالعه قرار دادند. این تلسکوپ در سه نوبت جداگانه پرواز کرد و داده‌هایی 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 جمع‌آوری کرد.

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

به گفته پژوهشگران، این بدان معناست که اکسیژن اتمی منبعی دست‌نخورده را برای کاوش در این منطقه انتقالی جوی در زهره نشان می‌دهد.

آن‌ها می‌گویند: مشاهدات آینده، به ویژه در نزدیکی نقاط ضد خورشیدی و زیر خورشیدی (ارتفاع ۱۲۰ کیلومتری سطح زهره) و تمام زوایای اوج خورشیدی، تصویر دقیق‌تری از این منطقه عجیب و غریب ارائه می‌دهد و از ماموریت‌های فضایی آینده به زهره پشتیبانی می‌کند.

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

این پژوهش در مجله Nature Communications منتشر شده است.