کشف پاسخ جدیدی برای معمای دیرین یک سیاره جهنمی!
به گزارش راستابلاگ، پژوهش جدید «دانشگاه کلرادو بولدر» نشان داده است که سیاره زهره سریع تر از آن چه قبلا تصور می شد، آب را از دست می دهد و این می تواند اطلاعاتی را در رابطه با زیست پذیری اولیه سیاره ارائه نماید.
به گزارش راستابلاگ به نقل از ایسنا، امروز جو سیاره زهره به گرمی یک فر و خشک تر از خشک ترین بیابان روی زمین است اما سیاره همسایه ما همیشه این طور نبود.
به نقل از کانورسیشن، میلیاردها سال پیش، زهره به اندازه زمین امروز آب داشت. اگر آن آب موجود در آن زمانی مایع بوده باشد، زهره احیانا زمانی قابل سکونت بوده است.
با گذشت زمان، حدودا همه ذخایر آب سیاره زهره از بین رفته است. فهمیدن اینکه زهره چگونه، چه زمانی و چرا ذخایر آب را از دست داد، به دانشمندان سیاره شناسی کمک می نماید تا بفهمند چه چیزی یک سیاره را قابل سکونت می کند یا چه چیزی می تواند یک سیاره قابل سکونت را به یک سیاره غیرقابل سکونت تبدیل سازد.
دانشمندان نظریه هایی دارند که توضیح می دهند چرا بیشتر ذخایر آب ناپدید شده اند اما میزان آب ناپدیدشده در واقع بیشتر از اندازه پیشبینی شده است.
پژوهشی که در «دانشگاه کلرادو بولدر»(CU Boulder) انجام شده، از کشف یک فرایند جدید حذف آب خبر می دهد که در دهه های اخیر مورد توجه نبوده است اما می تواند معمای از دست دادن آب را توضیح دهد.
تعادل انرژی و از دست دادن زودهنگام آب
منظومه شمسی یک منطقه قابل سکونت دارد. این منطقه یک حلقه باریک به دور خورشید است که در آن سیارات می توانند آب مایع را روی سطح خود داشته باشند. زمین در وسط منطقه قابل سکونت، مریخ بیرون از آن در سمت خیلی سرد و زهره بیرون در سمت خیلی گرم قرار دارد. جای یک سیاره در این طیف قابل سکونت، به میزان انرژی دریافتی سیاره از خورشید و همینطور میزان انرژی ساطع شده از سیاره بستگی دارد.
نظریه چگونگی از دست رفتن ذخایر آب سیاره زهره با این تعادل انرژی مرتبط می باشد. نور خورشید در زهره اولیه، آب موجود در جو آنرا به هیدروژن و اکسیژن تجزیه کرد. هیدروژن اتمسفر یک سیاره را گرم می کند و عملکرد آن مانند داشتن پتوهای زیاد روی تخت در فصل تابستان است.
هنگامی که سیاره بیش از حد گرم می شود، پتو را دور می اندازد. هیدروژن در فرایند معروف به «فرار هیدرودینامیکی» به فضا می گریزد. این فرایند یکی از عناصر کلیدی آب را از زهره حذف نمود. دقیقاً معلوم نیست که این فرایند چه زمانی رخ داده اما احیانا در حدود یک میلیارد سال اول عمر زهره بوده است.
فرار هیدرودینامیکی بعد از حذف بیشتر هیدروژن متوقف گردید اما کمی هیدروژن باقی ماند. این فرایند مانند بیرون ریختن آب موجود در بطری است که بعد از آن هنوز چند قطره در بطری باقی می ماند. قطره های باقی مانده نمی توانند به همان روش فرار کنند، بلکه باید فرایند دیگری در زهره وجود داشته باشد که به حذف هیدروژن ادامه دهد.
واکنش های کوچک و تفاوت های بزرگ
این پژوهش جدید نشان داده است که یک واکنش شیمیایی نادیده گرفته شده در جو زهره می تواند به اندازه کافی هیدروژن فرار تولید نماید تا شکاف بین ذخایر آب ازدست رفته و ذخایر آب مشاهده شده را ببندد.
نحوه عملکرد این واکنش شیمیایی در پژوهش دانشگاه لرادو بولدر آمده است. در اتمسفر، مولکول های گازی ⁺ HCO که از یک اتم هیدروژن، کربن و اکسیژن تشکیل شده اند و دارای بار مثبت هستند، با الکترون های دارای بار منفی ترکیب می شوند.
هنگامی که ⁺ HCO و الکترون ها واکنش نشان می دهند، ⁺ HCO به یک مولکول مونوکسید کربن خنثی، CO، و یک اتم هیدروژن تجزیه می شود. این فرایند به اتم هیدروژن انرژی می دهد تا بتواند از سرعت سیاره فراتر رود و به فضا فرار کند. کل واکنش را نوترکیب تجزیه ای ⁺ HCO می نامند اما پژوهشگران آنرا به اختصار DR نامیده اند.
آب منبع اصلی هیدروژن در زهره است. بنابراین، واکنش DR سیاره را خشک می کند. واکنش DR احیانا در طول تاریخ زهره اتفاق افتاده است و این پژوهش نشان داده است که احیانا تا امروز هم ادامه دارد. این واکنش، میزان فرار هیدروژن را که قبلا توسط دانشمندان سیاره شناسی محاسبه شده بود، دو برابر می کند و درک آنها را در رابطه با فرار کنونی هیدروژن در زهره تغییر می دهد.
درک شرایط سیاره زهره با داده ها و مدلهای کامپیوتر ای
پژوهشگران در این پروژه، برای مطالعه DR در زهره از مدل سازی کامپیوتری و تحلیل داده ها استفاده کردند.
مدل سازی در واقع بعنوان پروژه مریخ شروع شد. مریخ هم قبلا آب داشت -هرچند کمتر از زهره- و بیشتر آنرا از دست داد.
پژوهشگران برای درک فرار هیدروژن از مریخ، یک مدل محاسباتی را از جو مریخ ایجاد کردند که شیمی اتمسفر مریخ را شبیه سازی می کرد. مریخ و زهره به رغم این که سیاره های بسیار متفاوتی هستند، جو مشابهی دارند. بنابراین، پژوهشگران توانستند این مدل را برای سیاره زهره هم استفاده نمایند.
آنها دریافتند که واکنش DR مقدار زیادی هیدروژن فراری را در جو هر دو سیاره تولید می کند. این نتیجه با بررسی های انجام شده توسط ماهواره «ماموریت تکامل مواد فرار و جو مریخ» یا «ماون»(MAVEN) مطابقت دارد که به دور مریخ می چرخد.
جمع آوری داده ها در جو زهره برای پشتیبانی از مدل کامپیوتری پرارزش خواهد بود اما مأموریت های پیشین به مقصد زهره، ⁺ HCO را اندازه گیری نکرده اند؛ نه به این علت که وجود ندارد، بلکه به این علت که برای شناسایی آن طراحی نشده اند. با این حال، آنها واکنش گرهایی را بررسی کردند که ⁺ HCO را در جو زهره تولید می کنند.
پژوهشگران با تحلیل بررسی های انجام شده توسط کاوشگر «پایونیر»(Pioneer) و با استفاده از دانش خود در رابطه با شیمی سیاره نشان دادند که ⁺ HCO احیانا در مقادیر مشابه مدل کامپیوتری در اتمسفر وجود دارد.
جست وجوی آب
این پژوهش، بخشی از معمای چگونگی از دست رفتن ذخایر آب سیارات را حل کرده است که بر میزان قابل سکونت بودن یک سیاره تاثیر می گذارد. ما آموخته ایم که از دست دادن آب نه تنها در یک لحظه، بلکه به مرور زمان و به واسطه تلفیقی از روش ها رخ می دهد.
از دست دادن سریع تر هیدروژن از راه واکنش DR به این معناست که به صورت کلی زمان کمتری برای حذف آب باقی مانده در زهره ضروری است. همچنین، این بدان معناست که اگر اقیانوس ها در زهره اولیه وجود داشتند، می توانستند برای مدت طولانی تری نسبت به آن چه دانشمندان تصور می کردند وجود داشته باشند. این امر، زمان بیشتری را برای ایجاد زندگی احتمالی فراهم می آورد. نتایج پژوهش به این معنا نیست که اقیانوس ها یا حیات بطور قطع وجود داشته است. پاسخ دادن به این پرسش به علم بیشتری نیاز دارد.
احتیاج به مأموریت ها و مشاهدات جدید در رابطه با زهره احساس می شود. مأموریت های آینده زهره، بعضی از بررسی های جوی را عرضه می کنند اما روی اتمسفر آن تمرکز نخواهند کرد. مأموریت آینده به مقصد زهره که مشابه مأموریت ماون در مریخ است، می تواند دانش همه را در مورد چگونگی شکل گیری و تکامل جو سیارات زمینی به مرور زمان به میزان زیادی گسترش دهد.
با پیشرفت های فناوری در دهه های اخیر و شکوفایی علاقه جدید به سیاره زهره، حالا زمان بسیار خوبی است تا نگاه خویش را به سمت سیاره خواهر زمین معطوف نماییم.
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب