اليوم، يشبه كوكبنا الشقيق كوكب الزهرة بيئة قريبة من الجحيم كما يمكن للمرء أن يتخيلها. ترتفع درجات الحرارة السطحية في عالم الكهرمان إلى 450 درجة مئوية (842 درجة فهرنهايت)، في حين أن حوالي 96% من الغلاف الجوي الساحق للكوكب يتكون من ثاني أكسيد الكربون. ومع ذلك، في يوم من الأيام، ربما كان كوكب الزهرة يشبه شيئًا أقرب بكثير إلى موطننا المعتدل: الأرض.
كان ذلك إلى أن أدت عمليات الغازات الدفيئة الجامحة، والتي من المحتمل أن تكون ناجمة عن النشاط البركاني، إلى إرسال كوكب الزهرة إلى مسار أدى إلى الجار الضار الذي نراه اليوم. ومع ذلك، في بحث جديد يعزز فهمنا لتطور الغلاف الجوي للكوكب، أعلن علماء الفلك أنهم اكتشفوا بشكل مباشر الكشف عن وجود الأكسجين الذري في كلا الجانبين ليلا ونهارا من الغلاف الجوي لكوكب الزهرة.
الأكسجين الذري هو ابن العم الكيميائي عالي التفاعل للأكسجين الجزيئي (الأشياء التي نتنفسها ونشير إليها ببساطة بالأكسجين). على عكس الأكسجين الجزيئي، أو O2، المكون من أزواج ذرات الأكسجين، يتكون الأكسجين الذري من أكسجين فردي الذرات.
متعلق ب: يمكن أن يساعدنا الغلاف الجوي القاتل على كوكب الزهرة في العثور على عوالم صالحة للسكن. إليك الطريقة
ومع تعرضها لخطر التبسيط، فإن ذرات الأكسجين الفردية تكون دائمًا جاهزة للاقتران بذرة أو جزيء آخر. وهذا ما يجعل الأكسجين الذري رد الفعل جدا – الاقتران من شأنه أن يجعل ذرة أكسجين واحدة أكثر استقرارًا، لذا فإن ذرات الأكسجين هذه تريد التفاعل. وهذا أيضًا هو سبب عدم تفاعل الأكسجين الجزيئي. جميع ذرات الأكسجين الخاصة به مترابطة.
الكشف عن الأكسجين الذري
واستخدم فريق علماء الفلك بقيادة هاينز فيلهلم هوبرز، مدير مركز الفضاء الألماني، مرصد الستراتوسفير لعلم الفلك بالأشعة تحت الحمراء (صوفيا) — مرصد محمول جوا، لجمع البيانات عن الغلاف الجوي لكوكب الزهرة.
وقال هوبرز لموقع Space.com: “لقد تمكنا من تخطيط مسار طيران سمح لنا بمراقبة كوكب الزهرة (الذي يقع على ارتفاع منخفض) قبل وقت قصير من غروب الشمس لمدة ثلاثة أيام، كل يوم لمدة 20 دقيقة تقريبًا”.
كان على متن SOFIA مقياس الطيف المتغاير upGREAT Terahertz، والذي تم استخدامه لعمليات المراقبة. وأوضح هوبرز أن هذا المطياف حساس بشكل خاص لتردد وطول موجة الأكسجين الذري، وهما 4.74 تيراهيرتز و63.2 ميكرون، على التوالي.
يضم الغلاف الجوي على كوكب الزهرة تيارين قويين. يقع الجزء السفلي من الاثنين على ارتفاع أقل من 70 كيلومترًا (43.5 ميلًا)، حيث تهب رياح بقوة الإعصار على الأرض عكس اتجاه دوران كوكب الزهرة. يقع التيار الأعلى على ارتفاع يزيد عن 120 كيلومترًا (74.6 ميلًا) مع رياح تتدفق في اتجاه دوران الكوكب.
يقول هوبرز: “توجد طبقة من الأكسجين الذري بين هذين التيارين الجويين المتعارضين”.
ويعتقد العلماء أن هذه الطبقة من الأكسجين الذري تنتج عن طريق الأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس، الذي يكسر ثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون في جو كوكب الزهرة إلى الأكسجين الذري والجزيئات الأخرى. في هذه العملية، المعروفة باسم التحلل الضوئي، تصطدم الفوتونات عالية الطاقة بجزيئات الكربون لإجبار الجزيئات على التمزق بشكل أساسي.
نظرًا لأن الأكسجين الذري يتركز في الغالب على ارتفاع حوالي 100 كيلومتر (62 ميلًا) بين نمطي الدورة الدموية، فمن الممكن أن تلعب هذه التيارات دورًا في توزيع المادة حول الكوكب. ومع ذلك، يقول هوبرز إن الفريق لم يتمكن من تحديد ذلك بشكل كامل حتى الآن باستخدام قياساتهم الحالية.
على الرغم من أنه ذكر أنهم لاحظوا تعزيزًا محليًا للأكسجين الذري على الجانب الليلي للكوكب، بالقرب من الخط الذي يفصل بين النهار والليل، والمعروف باسم “المنهي”. من المحتمل أن يكون سبب هذا التعزيز هو رياح الإنهاء.
هل يجب أن تقلق البعثات المستقبلية إلى كوكب الزهرة؟
بينما تم اكتشاف الأكسجين الذري في الغلاف الجوي لكوكب الزهرة، فمن الجدير بالذكر أن التركيز كان أقل بكثير مما نجده في الغلاف الجوي لكوكب الزهرة. الغلاف الجوي للأرض. يحتوي الغلاف الجوي للأرض على ما يقرب من 10 أضعاف الأكسجين الذري الموجود في كوكب الزهرة. في الواقع، يعتبر التركيز العالي نسبيًا للأكسجين الذري في الغلاف الجوي حول كوكبنا تهديدًا – فهذه الجسيمات مسؤولة عن بعض تآكل الغلاف الجوي. الأقمار الصناعية في المدار الأرضي المنخفض (ليو)، بما في ذلك محطة الفضاء الدولية.
وبالتالي، فإن وجود الأكسجين عالي التفاعل على كوكب الزهرة لا ينبغي أن يشكل تهديدًا كبيرًا لأي أقمار صناعية مستقبلية يتم إرسالها إلى هناك.
يقول هوبرز: “إلى جانب ذلك، من المثير للاهتمام للغاية قياس توزيع ارتفاع الأكسجين الذري في الغلاف الجوي لكوكب الزهرة من أجل فهم كيمياء وفيزياء الغلاف الجوي بشكل أفضل ومقارنتها بالأرض”.
الأكسجين الذري، ليلا ونهارا
قصص ذات الصلة:
— كوكب الزهرة: 20 حقيقة مثيرة للاهتمام حول العالم الحارق
– الحياة على كوكب الزهرة؟ رصد جزيء الفوسفين المثير للاهتمام في سحب الكوكب مرة أخرى
– تقول الدراسة إن “البرق” على كوكب الزهرة هو في الواقع نيزك يحترق في الغلاف الجوي للكوكب
كان من المهم بالنسبة للباحثين جمع البيانات من الجانب النهاري والليلي من كوكب الزهرة، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى أن الكوكب يدور بوتيرة بطيئة للغاية – حيث يستمر اليوم الواحد على كوكب الزهرة 243 يومًا. أرض أيام، أو 5832 ساعة.
وفقًا لهوبرز، فإن التفسير الأكثر ترجيحًا لهذا الدوران البطيء هو أن جاذبية تسببت الشمس في حدوث مد وجزر على كوكب الزهرة خلال مرحلة مبكرة من دورة حياة الكوكب، عندما كان كوكبًا سائلًا ومنصهرًا إلى حدٍ ما. من المحتمل أن طاقة دوران كوكب الزهرة عملت ضد تشكيل المد والجزر على العالم بسبب هذا الهيكل المنصهر، وفي النهاية، يعتقد العلماء أنه تباطأ إلى سرعة دورانه الحالية.
في النهاية، ترسم نتائج الدراسة صورة للغلاف الجوي لكوكب الزهرة مختلفًا تمامًا عن جو كوكبنا، وتسلط الضوء على كيف يمكن للاختلافات الصغيرة في ماضينا أن تتراكم عبر الزمن. وقت لتؤدي إلى مستقبل مختلف بشكل كبير.
ونشرت الدراسة يوم الثلاثاء (7 نوفمبر) في المجلة اتصالات الطبيعة.