الزهرة - التوأم "الحمضي" للأرض
كوكب الزهرة يشبه الأرض في الحجم والتركيب الكيميائي. هذا الزوج
تتقلب درجة حرارة سطح كوكب الزهرة حولهاعند درجة حرارة 465 درجة مئوية، يبلغ ضغط سطحه حوالي 90 مرة ضغط الأرض (مقارنة بضغط كيلومتر واحد تحت مستوى سطح البحر). ويستغرق أقرب جار للأرض فترة دوران تبلغ 243 يومًا، على عكس دوران الأرض السريع لمدة 24 ساعة. وبفضل الجديد من البيانات، يعرف العلماء أن الغلاف الجوي لكوكب الزهرة يتكون بشكل أساسي من ثاني أكسيد الكربون، وهذا بالمناسبة يعطي البشرية فهمًا لما يمكن أن يؤدي إليه الاحتباس الحراري، وبسبب الحرارة الشديدة، لا يوجد الماء إلا في الغلاف الجوي للكوكب، لذلك لا توجد محيطات هنا، فالأعاصير تهب على الكوكب، وتتكون سحبه الشبيهة بالضباب الدخاني من قطرات من حمض الكبريتيك (وليس الماء).
منظر للزهرة في نصف الكرة الأرضية ، كما يتضح من أكثر منعشر سنوات من البحث في الرادار ، وبلغت ذروتها في مهمة ماجلان في 1990-1994 ، وكان المركز عند خط طول 180 درجة شرقا. حقوق الصورة: NASA / Jet Propulsion Laboratory / USGS
وغالبًا ما تتم مقارنة جميع القنافذ بالزهرة والأرضيطلق عليهم التوائم. لماذا؟ أجاب على هذا السؤال ديمتري تيتوف، العالم في معهد ماكس بلانك لأبحاث النظام الشمسي في كاتلينبورج-لينداو بألمانيا، والمؤلف المشارك للعديد من المقالات في مجلة Nature حول نتائج Venus Express.
الزهرة والأرض توأمان في الواقع ، لكنهما انفصلا عند الولادة. السؤال الرئيسي هو لماذا هذان التوائم مختلفان تمامًا.
ديمتري تيتوف
قام فريق دولي من العلماء ببث البيانات باستخدام Venus Express منذ أبريل 2006 ، عندما بدأ في مسح كوكب الزهرة. الحد الأدنى للمسافة إلى الأرض حوالي 40 مليون كيلومتر.
عند خط الاستواء من كوكب الزهرة طبقة مضطربةيلاحظ فريد تايلور ، الفيزيائي بجامعة أكسفورد والعالم متعدد التخصصات الذي شارك في مهمة Venus Express ، أن تدفق الهواء ينعم بسلاسة عند خطوط العرض العليا. سرعة الرياح في الغلاف الجوي العلوي أعلى بكثير من سرعة الرياح على الأرض ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى الدوران البطيء للزهرة. هناك أيضًا دليل على وجود تيارات هوائية دوامة بعرض آلاف الكيلومترات في كلا القطبين. إنها تشبه تلك التي تحدث فوق قطبي الأرض خلال أشهر الشتاء.
الرياح الشمسية (هبوب الأيونات من الخارجالغلاف الجوي للشمس، القادر على تمزيق الجزيئات التي تواجهها، يمتص الجزيئات من الغلاف الجوي لكوكب الزهرة، ويفك ذراتها، ويبصقها في الفضاء. إن الجسيمات الموجودة في الغلاف الجوي للأرض محمية إلى حد كبير من الرياح الشمسية بواسطة مجال مغناطيسي قوي، وهو أمر يفتقر إليه كوكب الزهرة. لاحظ العلماء أن الضوء والجسيمات المشحونة - أيونات الهيدروجين والهيليوم - تغادر الغلاف الجوي للكوكب. لكن الباحثين فوجئوا باكتشاف إطلاق الأكسجين أيضًا.
يؤكد ديفيد: "كوكب الزهرة جاف جدًا جدًا"Grinspoon ، عالم الأحياء الفلكية في متحف دنفر للطبيعة والعلوم. ويضيف أن كل الماء في غلافه الجوي سيكون بعمق يزيد قليلاً عن 2.5 سم إذا كان على سطح الكوكب. ومع ذلك ، فإن تحليل الماء الذي يغادر الغلاف الجوي لكوكب الزهرة يظهر أن العديد من أيونات الهيدروجين هي في الواقع نظير ثابت للديوتيريوم ، والذي يتكون من بروتون ونيوترون (وليس مجرد بروتون) في نواته. يؤكد جرينسبون أن "كمية الديوتيريوم هي مفتاح مهم لفهم كمية المياه المفقودة بمرور الوقت". يقدر الباحثون أن كوكب الزهرة قد فقد على الأقل محيطًا من الماء منذ تكوينه ، بناءً على جزيئات الديوتيريوم التي تطايرها الرياح الشمسية.
"هذه الاختلافات ليست فقط بسبب حقيقة أن كوكب الزهرةيشرح فريد تايلور أنه أقرب إلى الشمس. - نعلم الآن أن غياب المجال المغناطيسي الواقي والسرعات المختلفة لدوران الكواكب تلعب أيضًا دورًا في ضمان السرعة العالية للعديد من عمليات الغلاف الجوي على كوكب الزهرة التي نلاحظها على الأرض. تسمح لنا البيانات الجديدة ببناء سيناريو بدأ فيه كوكب الزهرة بنفس طريقة الأرض - ربما بما في ذلك البيئة الصالحة للسكن منذ مليارات السنين - ثم تطورت إلى الحالة التي نراها الآن.
أين يمكن أن تسكن الحياة على كوكب الزهرة؟
لعقود من الزمن، أعطيت كوكب الزهرةالحكم: إنها منطقة جحيم سامة، محمومة، وساحقة حيث لا يمكن لأي شيء البقاء على قيد الحياة. لكن على نحو متزايد، بدأ العلماء بإلقاء نظرة جديدة على أقرب الكواكب المجاورة لهم، أو على الأقل على سحبه.
يشرح بحث حديث كيف الميكروبيةيمكن أن تعيش الحياة في أزواج فينوسيين. إذا تم تأكيد الفرضية الجديدة على الإطلاق ، فقد تدفع العلماء إلى إعادة تقييم كيف وأين نبحث عن الحياة في الكون.
على الرغم من أن سطح كوكب الزهرة يخضع لقاسيةالضغط ودرجة الحرارة، وبعض طبقات غلافه الجوي جيدة جدًا. وإلى جانب الأرض، يعد الغلاف الجوي لكوكب الزهرة أكثر الأماكن الصالحة للسكن في النظام الشمسي، نظرًا لأن ضغطه ودرجة حرارته تقع في النطاق الذي نعرفه. ومع ذلك، لن يكون لدى البشر هواء للتنفس. كما أن مشكلة حمض الكبريتيك الموجود في الجو والذي يؤدي إلى تآكل الجهاز التنفسي وغيره من الأعضاء الحيوية لا تختفي.
المفهوم الفني للبراكين النشطةكوكب الزهرة ، يصور منطقة الاندساس حيث تغوص القشرة الأمامية في باطن الكوكب في خندق طبوغرافي. حقوق الصورة: NASA / JPL-Caltech / Peter Rubin
على الرغم من الظروف القاسية ، يتساءل العلماءالسؤال هو ، هل يمكن أن تكون بعض الميكروبات غير المرئية تقريبًا على حافة أحد أكثر العوالم غير الملائمة التي نعرفها؟ يمكن للكائنات القاسية مثل بطيئات المشية أن تنجو من الإشعاع ودرجات الحرارة القصوى والجوع والجفاف وحتى فراغ الفضاء. ربما لديهم أقارب على كوكب الزهرة؟
فكر كارل ساجان في الحياة في سحب كوكب الزهرةفي عام 1967، وقبل بضع سنوات فقط، اقترح الباحثون أن الظواهر الشاذة الغريبة التي يتم ملاحظتها عند رؤية الكوكب بالأشعة فوق البنفسجية يمكن تفسيرها بشيء مثل الطحالب أو البكتيريا الموجودة في غلافه الجوي.
بحث منشور في المجلةتقدم علم الأحياء الفلكي ، عالمة الفلك سارة سيغر من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، تباينًا حول الشكل الذي قد تبدو عليه دورة الحياة فوق كوكب الزهرة. كان Seeger رائدًا في القرن الحادي والعشرين في البحث عن الكواكب الخارجية ، والبصمات الحيوية ، وعوالم مشابهة لعالمنا. تشغل حاليًا منصب نائب مدير العلوم في بعثة ناسا للكواكب الخارجية العابرة (المعروفة أيضًا باسم TESS).
يقترح Seeger وزملاؤها ذلك أكثرالطريقة المحتملة للميكروبات للبقاء على قيد الحياة فوق كوكب الزهرة هي في شكل قطرات سائلة. لكن مثل هذه القطرات لا تبقى في مكانها ، مثل المطر. في النهاية ، تنمو بشكل كبير لدرجة أن الجاذبية تتولى زمام الأمور. في حالة كوكب الزهرة ، فإن هذا يعني أن القطرات التي تحتوي على أشكال حياة صغيرة تسقط في الطبقات السفلية الأكثر سخونة من الغلاف الجوي للكوكب ، حيث تجف حتمًا.
"الطريقة الوحيدة للبقاء على قيد الحياة إلى أجل غير مسمىهي دورة حياة تتضمن تجفيف الحياة الميكروبية حيث تتبخر القطيرات السائلة أثناء الاستقرار. في الوقت نفسه ، تتوقف "الأبواغ" الصغيرة الجافة وتملأ جزئيًا الغلاف الجوي لكوكب الزهرة ، الطبقة السفلية الراكدة من الضباب "، كما أوضح مؤلفو الدراسة.
ستدخل هذه الجراثيم المجففة في نوع من مرحلة السبات، على غرار ما يمكن أن تفعله دببة الماء، وسيتم رفعها في النهاية إلى الغلاف الجوي وإعادة ترطيبها، لمواصلة دورة الحياة.
ومع ذلك، هذه مجرد نظرية.ومع ذلك، تفكر ناسا في إطلاق مهمة فيريتاس في وقت مبكر من عام 2026 للدوران حول كوكب الزهرة لدراسة سحبه. قد تظهر قريبًا بيانات جديدة من كوكب الزهرة وربما اكتشافات جديدة. وتظل التوقعات بالنسبة للكوكب غائمة كما كانت منذ بعض الوقت.
كيف خططت ناسا لملء كوكب الزهرة؟
عدد من الوكالات ، بما في ذلك بالطبع ناسا ،يركز الجهود لاستكشاف النظام الشمسي على سطح المريخ. لكن للوهلة الأولى ، لا يبدو أن المريخ هو المرشح الأفضل. كوكب الزهرة أقرب بكثير - على مسافة 38 مليون إلى 261 مليون كيلومتر مقارنة بالمريخ على مسافة 56-401 مليون كيلومتر. كما ذكرنا سابقًا ، هذا هو أقرب جار للأرض.
كوكب الزهرة أيضًا مشابه في الحجم للأرض - نصف قطره 6052 كم ، والأرض 6371 كم. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الكوكبين لهما نفس الكثافة والتركيب الكيميائي.
لكن كل شيء آخر يجعله عملياغير مرئي للبحث. على الرغم من إرسال المجسات إلى سطح الكوكب ، إلا أنها استمرت ساعتين فقط على الأكثر قبل أن تدمرها الظروف على سطح كوكب الزهرة. وتشمل هذه الظروف الضغط الجوي ، 92 ضعف ضغط الأرض ؛ متوسط درجة الحرارة 462 درجة مئوية. نشاط بركاني شديد جو كثيف للغاية ، يتكون أساسًا من ثاني أكسيد الكربون مع كمية صغيرة من النيتروجين ؛ وطبقة غائمة من حامض الكبريتيك.
بشكل عام ، الزهرة ليست أفضل مكان للاستعمار. ومع ذلك ، تعتقد ناسا أن لديها حل لإرسال الناس لاستكشاف الكوكب - مدينة سحابة.
المفهوم التشغيلي للزهرة على ارتفاعات عالية(المفهوم التشغيلي للزهرة العالية الارتفاع) - HAVOC - هو مفهوم المركبة الفضائية الذي طوره فريق مكتب تحليل النظم والمفاهيم في مركز أبحاث لانغلي لاستكشاف الزهرة التابع لناسا. سيتم تصميم هذا الصاروخ الأخف من الهواء ليبقى فوق السحب الحمضية لمدة 30 يومًا تقريبًا ، مما يسمح لمجموعة من رواد الفضاء بجمع البيانات عن الغلاف الجوي للكوكب.
بينما قد سطح كوكب الزهرةلتدمير شخص ما ، فإن الظروف فوق غيومه على ارتفاع حوالي 50 كم تشبه تلك الموجودة على الأرض عندما يتعلق الأمر بالتحليق. الضغط الجوي لكوكب الزهرة يمكن مقارنته بضغط الأرض ، وقوة الجاذبية أقل قليلاً فقط. تبلغ درجة الحرارة حوالي 75 درجة مئوية ، وهي أعلى من درجة الحرارة المريحة ، ولكن يمكن التحكم في درجة الحرارة هذه. أخيرًا ، يوفر الغلاف الجوي على هذا الارتفاع الحماية من الإشعاع الشمسي.
كان من المفترض أن تبدأ المهمة بإطلاقمسبار آلي إلى كوكب الزهرة لإجراء الفحوصات والأبحاث الأولية. بعد تلقي هذه البيانات ، يمكن للبعثة المأهولة قضاء 30 يومًا في الإبحار فوق الكوكب ؛ والتي ستتبعها بعثات يقضي فيها فريقان من رائدي فضاء كل عام. الهدف النهائي هو الوجود المستمر لشخص في مدينة سحابة طائرة.
تم التخطيط لإنشاء المدينة باستخدامالتقنيات الموجودة أو شبه الموجودة. إذا نجحت المهمة ، فقد تكون بداية استعمار الكون خارج الأرض.
خططت ناسا أيضًا لتهيئة ظروف كوكب الزهرة على الأرض - وقد تم بالفعل إعداد وثيقة مقابلة تصف القدرات والإمكانيات الحالية لإجراء مثل هذه الاختبارات.
"الزهرة نفسها لها قيمة كنقطةقال كريس جونز من مركز أبحاث لانغلي: كما يؤكد العلماء ، إذا تمت دراسة كوكب الزهرة لأول مرة ، فستتمتع البشرية بميزة أكبر على تنفيذ مهمة إلى المريخ على المستوى البشري.
لسوء الحظ ، المشروع حاليا في الأرشيف. متى سيتمكن العلماء من العودة إليها ، فهذا غير معروف. ومع ذلك ، فقد وفرت لنا ناسا فرصة لنرى كيف سيبدو استكشاف كوكب الزهرة.
هل كان من الممكن أن يكون كوكب الزهرة صالحًا للسكن في الماضي؟
وفقا لمحاكاة الكمبيوتر القديمةوفقًا لعلماء من معهد جودارد لأبحاث الفضاء (GISS) التابع لناسا في نيويورك ، ربما كان للزهرة محيط ضحل من المياه السائلة ودرجات حرارة سطح صالحة للسكن لمدة تصل إلى ملياري سنة من تاريخها المبكر.
تظهر الملاحظات أنه في الماضي البعيديمكن أن يكون للزهرة محيطات مائية. تم استخدام نمط مماثل بين اليابسة والمحيطات ، مثل النموذج أعلاه ، في نموذج مناخي لإظهار كيف يمكن لسحب العواصف أن تحمي كوكب الزهرة القديم من أشعة الشمس القوية وجعل الكوكب صالحًا للسكن.
ناسا
النتائج المنشورة في رسائل البحوث الجيوفيزيائية ، مشتقة من نموذج مشابه للنموذج المستخدم للتنبؤ بتغير المناخ في المستقبل على الأرض.
"العديد من الأدوات التي نستخدمهالنمذجة تغير المناخ على الأرض، يمكن تكييفها لدراسة مناخ الكواكب الأخرى، في الماضي والحاضر، كما يوضح مايكل واي، الباحث في نظام المعلومات الجغرافية والمؤلف الرئيسي لهذه الورقة. "تشير هذه النتائج إلى أن كوكب الزهرة القديم ربما كان مكانًا مختلفًا تمامًا عما هو عليه اليوم."
لطالما اقترح العلماء أن كوكب الزهرةتشكلت من مكونات مشابهة لتلك الموجودة على الأرض ، لكنها اتبعت مسارًا تطوريًا مختلفًا. أشارت القياسات التي اتخذتها بعثة ناسا الرائدة إلى كوكب الزهرة في الثمانينيات لأول مرة إلى أن الكوكب ربما كان يحتوي في الأصل على محيط. ومع ذلك ، فإن كوكب الزهرة أقرب إلى الشمس من الأرض ويتلقى المزيد من الضوء والطاقة والإشعاع. نتيجة لذلك ، تبخر المحيط المبكر للكوكب ، ودمرت جزيئات بخار الماء بواسطة الأشعة فوق البنفسجية ، وتطاير الهيدروجين إلى الفضاء. مع عدم وجود ماء على السطح ، يتراكم ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ، مما يؤدي إلى ظاهرة الاحتباس الحراري التي أوجدت البيئة الحالية.
أظهرت الأبحاث السابقة كيفيدور الكوكب بسرعة حول محوره ، مما يؤثر على ما إذا كان لديه مناخ مناسب للحياة. اليوم على كوكب الزهرة يساوي 117 يومًا من أيام الأرض. حتى وقت قريب ، كان يُفترض أنه لكي يكون للكوكب سرعة دوران بطيئة اليوم ، فإن الغلاف الجوي الكثيف ، مثل كوكب الزهرة الحديث ، مطلوب. ومع ذلك ، فقد أظهرت الدراسات الحديثة أن الغلاف الجوي الرقيق ، على غرار الغلاف الجوي للأرض الحديثة ، يمكن أن ينتج نفس النتيجة. هذا يعني أن كوكب الزهرة القديم ذو الغلاف الجوي الأرضي كان من الممكن أن يكون له نفس سرعة الدوران كما هو الحال اليوم.
عامل آخر يؤثر على مناخ كوكب الأرضهذه طبوغرافيا. افترض فريق GISS أنه كان هناك المزيد من الأراضي على كوكب الزهرة القديمة مقارنة بالأرض ، خاصة في المناطق الاستوائية. هذا يحد من كمية المياه المتبخرة من المحيطات ، ونتيجة لذلك ، تأثير الاحتباس الحراري لبخار الماء. يبدو أن هذا النوع من السطح مثالي لموائل الكوكب ؛ يبدو أنه كان هناك ما يكفي من الماء لدعم وفرة الحياة والأرض الكافية لإزالة حساسية الكوكب للتغيرات المرتبطة بأشعة الشمس القادمة.
قام واي وزملاؤه في GISS بمحاكاة الظروفكوكب الزهرة الافتراضي المبكر مع جو مشابه للأرض ، مع يوم يساوي اليوم الحالي لكوكب الزهرة ، ومحيط ضحل وفقًا للبيانات المبكرة من المركبة الفضائية بايونير. أضاف الباحثون معلومات حول تضاريس كوكب الزهرة من قياسات الرادار التي اتخذتها بعثة ماجلان التابعة لوكالة ناسا في التسعينيات وملأت الأراضي المنخفضة بالمياه ، تاركة المناطق الجبلية عارية مثل قارات كوكب الزهرة. أخذت الدراسة في الاعتبار أيضًا الشمس القديمة ، والتي كانت أكثر قتامة بنسبة 30 في المائة. على الرغم من ذلك ، لا يزال كوكب الزهرة القديم يتلقى حوالي 40 ٪ من ضوء الشمس أكثر من الأرض اليوم.
أجريت الدراسة كجزء من برنامج ناساعلم الكواكب علم الأحياء الفلكي كجزء من برنامج Nexus for Exoplanet System Science (NExSS) ، الذي يسعى إلى تسريع البحث عن الحياة على الكواكب التي تدور حول نجوم أخرى ، أو الكواكب الخارجية ، من خلال الجمع بين الأفكار من مجالات الفيزياء الفلكية. علم الكواكب والفيزياء الشمسية وعلوم الأرض. النتائج ذات صلة مباشرة بمهام ناسا المستقبلية ، مثل القمر الصناعي العابر للكواكب الخارجية وتلسكوب جيمس ويب الفضائي ، الذي سيحاول تحديد موقع الكواكب الصالحة للسكن وتوصيف غلافها الجوي.
البعثات المستقبلية إلى كوكب الزهرة
كيف يمكن لهذه "الكواكب الشقيقة" - الأرض و؟لقد كان كوكب الزهرة - تطور بشكل مختلف تمامًا - سؤالًا علميًا ملحًا لعقود من الزمن، وتهدف المهمة المقترحة التي تسمى VERITAS إلى تقديم إجابات من خلال تغيير فهمنا للديناميكيات الجيولوجية الداخلية التي شكلت الكوكب. يمكن أن توفر المهمة نظرة ثاقبة لتطور كوكبنا، بل وتساعدنا على فهم الكواكب الصخرية التي تدور حولها بشكل أفضلالآخرينالنجوم
يجري النظر في اختيار VERITAS داخلبرنامج ناسا ديسكفري وسيتم تشغيله من قبل مختبر الدفع النفاث التابع لناسا في جنوب كاليفورنيا. يشمل شركاء المشروع شركة لوكهيد مارتن ووكالة الفضاء الإيطالية ووكالة الفضاء الألمانية ووكالة الفضاء الفرنسية.
"كوكب الزهرة هو بمثابة هدية كونية نتيجة لذلكقالت سوزان سمريكار ، محققة فيريتاس الرئيسية في مختبر الدفع النفاث ، إن الحوادث. "لديك هذين الجسمين الكوكبيين - الأرض والزهرة ، اللذان بدآ بنفس الطريقة تقريبًا ، لكنهما مرّا بمسارين تطوريين مختلفين تمامًا ، لكننا لا نعرف السبب."
المهمة الأخيرة لدراسة سطح الكوكب ،مركبة الفضاء ماجلان التابعة لوكالة ناسا ، اكتملت في عام 1994. على الرغم من أنه قدم بعض الأدلة على جيولوجيا كوكب الزهرة ، إلا أن الأدوات لم تكن قادرة على توفير معلومات موثوقة حول أصل العديد من سمات سطح الكوكب.
المقترح إطلاقه في عام 2026 ، فيريتاس سوفتدور حول الكوكب وتراقب من خلال السحب الغامضة باستخدام نظام رادار حديث قوي لإنشاء خرائط عالمية ثلاثية الأبعاد ومقياس طيف في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة لمعرفة ما يتكون منه السطح. سيقيس أيضًا مجال الجاذبية للكوكب لتحديد بنية الجزء الداخلي من كوكب الزهرة. يمكن أن توفر هذه الأدوات معًا أدلة حول العمليات الجيولوجية السابقة والحالية للكوكب ، من جوهره إلى سطحه.
اقرأ أيضا
دخل اللقاح الروسي ضد COVID-19 في التداول المدني ، لكن هناك العديد من الشكاوى حوله
في اليوم الثالث من المرض ، يفقد معظم مرضى COVID-19 حاسة الشم لديهم وغالبًا ما يعانون من سيلان الأنف
اكتشف العلماء سبب كون الأطفال هم أخطر حاملي COVID-19