راهنمای شناخت سیاره زهره؛ دنیای درخشان اما جهنمی منظومهی شمسی
سیاره زهره که دومین سیاره از سمت خورشید است و درخشانترین سیاره در آسمان زمین و البته داغترین سیاره در منظومهی شمسی به شمار میرود، در پس ابرهای متراکم خود هنوز رازهای زیادی را نهفته دارد.
این همسایهی زمین با توجه به جلوهگری خاص خود در آسمان شب، همیشه مورد توجه بشر بوده و به همین دلیل در قرنهای اخیر موضوع پژوهشهای متعددی هم قرار گرفته است. پژوهشهایی که حتی در سالهای اخیر رشد یافته و نگاهها را دوباره به این سیاره معطوف کرده است. اما چرا سیاره ناهید تا این اندازه مورد توجه قرار گرفته است؟
تاریخچه و نامگذاری زهره
سیاره زهره نماد چیست؟
شکلگیری سیاره زهره
ویژگیهای سیاره زهره
سیاره زهره، دوقلوی زمین
مکانیک مداری سیاره زهره
رنگ سیاره زهره
آسمان سیاره زهره چه رنگی است؟
اتمسفر سیاره زهره
مغناطیسسپهر سیاره زهره
کاوش سیاره زهره
آیا در سیاره زهره حیات وجود دارد؟
تغییر اقلیم سیاره زهره
اهمیت مطالعهی سیاره زهره
عجایب سیاره زهره
طلوع خورشید از غرب به شرق
روز طولانیتر از سال
جو غلیظ و سمی
جریان شدید باد در جو فوقانی
سیاره زهره چند قمر دارد؟
هلال زهره
آسمان زرد و نارنجی
عکس سیاره زهره
تصاویر مأموریت ونرا ۹
تصاویر راداری فضاپیمای ماژلان
تصاویر تلسکوپ هابل
تصاویر تلسکوپ ونوس اکسپرس
گذر زهره از مقابل خورشید
تصاویر فضاپیمای آکاتسوکی
گذر سریع از کنار زهره
جمعبندی
تاریخچه و نامگذاری زهره
«ناهید»، «زهره» یا «ونوس» (Venus) همه نامهایی هستند که به دومین سیاره در میان سیارههای منظومهی شمسی از سمت خورشید گفته میشود. این سیاره از انواع سیارات سنگی به شمار میرود و به نام الههی رومی عشق و زیبایی یعنی «ونوس» نامگذاری شده است. در حقیقت تنها سیارهی منظومهی شمسی است که پس از تعیین نامهای سیارات توسط اتحادیه بینالمللی نجوم، به نام یک زن نامگذاری شده است. ناهید احتمالا در ابتدا بر اساس زیباترین خدای پانتئونهای رومی و یونانی نامگذاری شده است چون در میان پنج سیارهی شناخته شده برای ستارهشناسان باستان، درخشانترین به شمار میرفت. با این حال در یونان باستان، زهره را «آفرودیت» (Aphrodite) مینامیدند.
در دوران باستان سیارهی زهره اغلب دو ستارهی متفاوت، یکی به عنوان ستارهی شامگاهی و یکی به عنوان ستارهی صبحگاهی در نظر گرفته میشد. به همین دلیل در لاتین مسیحی، این دو به ترتیب با نامهای «وسپر» (Vesper) و «لوسیفر» (Lucifer) شناخته میشدند.
در عین حال، مشاهدات بیشتر این سیاره در عصر فضا، مفهوم علمی زهره را تا حدی از یک جرم دلپذیر آسمانی فاصله داده و محیط بسیار جهنمی آن را نشان داده است. بنابراین نیاز به رصدهای دقیقتر این سیاره است اما از سویی با توجه به جو غلیظ و محیط سخت زهره، فضاپیماها مدت زیادی روی سطح آن زنده نمیمانند و بنابراین این همسایهی زمین، مکانی بسیار دشوار برای رصد از نزدیک به شمار میرود.
سیاره زهره نماد چیست؟
زهره در فرهنگها و اسطورههای مختلف تحت عنوان نمادهای گوناگونی شناخته میشود. این سیاره به دلیل روشنایی و زیبایی خاص خود در آسمان شب، همیشه مورد توجه بوده و با مفاهیم زیادی پیوند خورده است. از جمله نمادهایی که در این زمینه مورد توجه بوده است میتوان به عشق و زیبایی، زنانگی، صلح و هماهنگی، باروری، هنر و خلاقیت اشاره کرد.
شکلگیری سیاره زهره
هنوز مفاهیم زیادی از روند شکلگیری سیارهی زهره ناشناخته باقی مانده است. شباهتهای پیدایش زهره و زمین و سرنوشت بسیار متفاوت آنها، نوعی آزمایش برای دانشمندانی است که تشکیل سیارات را مطالعه میکنند. اندازهی مشابه، ساختار داخلی مشابه و اینکه هر دو در روزهای ابتدایی، اقیانوسها را در خود جای دادهاند. با این حال امروزه یکی دنیایی جهنمی است، در حالی که دیگری تنها دنیای شناخته شده برای میزبانی از حیات محسوب میشود.
عواملی که این سیارات را در مسیرهای تقریبا متضاد قرار دادهاند، به احتمال زیاد از قرص چرخان گاز و گردوغباری که از آن متولد شدهاند، آغاز شدهاند. به نوعی ۴.۶ میلیارد سال پیش و در دوران آغازین شکلگیری منظومهی شمسی در کهکشان، قرص اطراف خورشید ما برافروخته شد، سرد شد و سپس در سیاراتی که امروزه میشناسیم جای گرفت. بدین ترتیب درک بهتر از تاریخچهی شکلگیری زهره میتواند به ما در درک بهتر زمین و همچنین سیارات سنگی اطراف ستارههای دیگر کمک کند.
ویژگیهای سیاره زهره
زهره و زمین اغلب دوقلو نامیده میشوند چون از نظر اندازه، جرم، چگالی، ترکیب و گرانش مشابه یکدیگرند. این سیاره از نظر ابعاد با قطر ۱۲ هزار و ۱۰۴ کیلومتر فقط کمی کوچکتر از سیارهی مادری ماست و جرمی حدود ۸۰ درصد جرم زمین دارد. ناهید از یک هستهی آهنی مرکزی و یک گوشتهی سنگی تشکیل شده است که از نظر ترکیب مشابه زمین است.
با این حال اتمسفر جهنمی آن به میزان ۹۶ درصد شامل کربن دیاکسید و ۳.۵ درصد نیتروژن است و ۰.۵ درصد دیگر شامل مقدار کمی کربن مونوکسید، گوگرد دیاکسید، بخار آب، آرگون و هلیوم میشود. خواهر زمین یک سیارهی گازی محسوب نمیشود، بلکه یک سیارهی سنگی است که محیط داخلی آن از یک هستهی فلزی آهنی ساخته شده و تقریبا ۶ هزار کیلومتر عرض دارد. گوشتهی سنگی مذاب آن هم دارای ضخامت تقریبی ۳ هزار کیلومتر است. پوستهی زهره بیشتر از جنس بازالت است و ضخامت آن به طور متوسط بین ۱۰ تا ۲۰ کیلومتر تخمین زده میشود.
علت اینکه زهره داغترین سیارهی منظومهی شمسی به شمار میرود، به ساختار جوی پیچیدهی آن مرتبط است. اگرچه این نزدیکترین سیاره به خورشید نیست، اما جو متراکم آن گرما را در روندی مشابه اثر گلخانهای که روی زمین میبینیم، به دام میاندازد. در نتیجه دمای سیاره به ۴۷۱ درجهی سانتیگراد میرسد که حتی برای ذوب شدن سرب به اندازه کافی داغ است و بدین ترتیب فضاپیماها تنها چند ساعت پس از فرود روی این سیاره قادر به ادامهی فعالیت هستند و پس از آن نابود میشوند.
بنابراین زهره دارای اتمسفری جهنمی است که عمدتا از کربن دیاکسید با ابرهای سولفوریک اسید و فقط مقدار کمی آب تشکیل شده است. جو این سیاره از هر سیارهی دیگری سنگینتر است و بنابراین فشار سطحی آن به بیش از ۹۰ برابر زمین میرسد. روی زمین چنین فشاری در عمق ۱۰۰۰ متری اقیانوس وجود دارد.
محیط فعلی سیاره زهره نتیجهی یک «اثر گلخانهای فراری» (Runaway Greenhouse Effect) است که به جو عظیم متشکل از کربن دیاکسید آن امکان داده گرمای خورشید را جذب و در طول زمان آن را مانند گلخانهای برای گلها روی زمین، حفظ کند. مدلهای اقلیمی نشان میدهند که اگر این اثر گلخانهای نبود، حتی با وجود اینکه این سیاره حدود ۲۵ درصد نسبت به زمین به خورشید نزدیکتر است و ۲ برابر انرژی بیشتری از خورشید دریافت میکند، دمای هوا میتوانست کمتر و به جای ۴۴۰ تا ۴۶۰ درجهی سانتیگراد و حتی بالاتر، ۵۰ تا ۸۰ درجه سانتیگراد باشد.
اینکه چگونه این اثر گلخانهای شاخص در زهره ایجاد شده، یک پرسش کلیدی دربارهی سیارهی خواهر ماست. ممکن است آتشفشان پایداری در سیارهای که اقیانوسهای آب مایع سطحی خود را از دست داده است، انرژی گرمایی بیشتری را از فورانهای فعال دریافت کرده و جو را از پایین هم داغ کرده و بر عرشهی ضخیم ابرها هم که گرما را در زهره به دام انداختهاند، اثر گذاشته باشد. همچنین روی زمین، کربن دیاکسید خارج شده توسط آتشفشانها در مقیاسهای زمانی زمینشناختی از طریق تکتونیک صفحهای به داخل سیاره بازیافت میشود. اما در سیاره زهره، در نبود تکتونیک صفحهای، کربن دیاکسید به عنوان یک گاز گلخانهای قوی در جو باقی میماند.
سطح سیاره زهره به شدت خشک است. در طول تکامل این سیاره، پرتوهای فرابنفش خورشید خیلی سریع آب آن را تبخیر کردند و باعث شدند که این سیاره برای طولانیمدت در حالت مذاب باشد. امروزه هم هیچ آب مایعی روی سطح زهره وجود ندارد و گرمای سوزان ایجاد شده توسط جو سرشار از ازن (O3) آن، باعث میشود که آب به سرعت در آن بجوشد. بدین ترتیب تقریبا دو سوم سطح ناهید با دشتهای صاف و همواری پوشیده شده است که شکل آنها توسط هزاران آتشفشان دستخوش تغییر شده است و حتی برخی از آنها هنوز هم فعال هستند. این دشتها از حدود ۰.۸ تا ۲۴۰ کیلومتر پهنا دارند و جریانهای گدازه که در آنها ماندگار شدهاند، کانالهای پر پیچ و خم طولانی شکل دادهاند که طول آنها به ۵ هزار کیلومتر هم میرسد.
حدود یک سوم دیگر سطح سیاره زهره را شش منطقهی کوهستانی تشکیل میدهند. یک رشته کوه به نام «ماکسول» (Maxwell) با حدود ۸۷۰ کیلومتر طول و حدود ۷ ۱۱.۳ کیلومتر ارتفاع، بلندترین ویژگی روی این سیاره است. زهره همچنین دارای چندین ویژگی سطحی است که مشابهی روی زمین ندارند. برای نمونه زهره دارای تاج است. ساختارهای حلقه-مانندی که از ۱۵۵ تا ۲۱۰۰ کیلومتر عرض دارند. به عقیدهی دانشمندان این مواد زمانی شکل گرفتند که مواد داغ زیر پوستهی سیاره بالا آمدند و سطح آن را منحرف کردند. زهره همچنین دارای «تسره» (Tesserae) یا «کاشی» (Tile) است. این عوارض سطحی، مناطق برجستهای هستند که در آن برآمدگیها و درههای زیادی در جهات مختلف شکل گرفته است.
سیاره زهره، دوقلوی زمین
همانطور که اشاره شد، زهره و زمین از نظر اندازه، چگالی کلی و موقعیت مکانی نسبت به خورشید بسیار شبیه به هم هستند و به همین دلیل به آنها «دوقلوهای سیارهای» گفته میشود. چنین شباهتهایی از این جهت مهم هستند که زهره به دلایلی که همچنان یک پرسش کلیدی در علم سیارهشناسی باقی میماند، مانند زمین تکامل نیافته است. این احتمال وجود دارد که زهره در گذشته بیشتر شبیه زمین بوده باشد، با دمای سطحی قابل سکونت و اقیانوسهای آب که شاید تا ۳۰۰ متر عمق داشتهاند. در مقابل متوسط اعماق اقیانوسهای زمین ۲۷۰۰ متر است. اما با گذشت زمان، تاریخچهی این سیارات از هم کاملا جدا شده است.
تفاوتهای کلیدی هم میان زمین امروزی و زهره وجود دارد. نخست، زهره تقریبا دو برابر زمین انرژی از خورشید دریافت میکند، بنابراین طبیعتا گرمتر خواهد بود. جو کنونی آن بیشتر از کربن دیاکسید تشکیل شده و ۹۰ برابر متراکمتر از جو زمین است. در مقابل جو زمین از نیتروژن و اکسیژن تشکیل شده است و این تفاوت مهمی را نشان میدهد. زهره همچنین نسبت به زمین دارای چرخش کندتری است و حتی روز خورشیدی آن طولانیتر از یک سال آن است. بنابراین از این جهت به هیچ عنوان شبیه زمین با روز ۲۴ ساعته و سال ۳۶۵.۲۵ روزه نیست. مقایسه کرد. بنابراین، ممکن است این سیاره نمونهی ایدئالی از سیارهای به اندازهی زمین باشد که در طول زمان به دلایل مختلف سکونتپذیری خود را از دست داده است.
مکانیک مداری سیاره زهره
مدار زهره در امتداد دایرهالبروج قرار دارد که همان مسیری است که سیارات دیگر، خورشید و ماه هم در منظومهی شمسی ما میپیمایند. این موضوع تصادفی نیست چون دایرهالبروج در حقیقت نشاندهندهی صفحه یا جهت منظومهی شمسی ماست و این چیدمان به چگونگی پیدایش منظومهی شمسی بازمیگردد. بدین ترتیب قرار داشتن در چنین موقعیتی باعث میشود که مقارنه یا همنشینی ظاهری اجرام در آسمان زمین بسیار رایج باشد و چندین بار در سال میبینید که ناهید در کنار ماه قرار دارد و در شمار کمتر با سیارات دیگر همردیف شده است.
زهره در فاصلهی متوسط ۱۰۸ میلیون کیلومتری یا ۰.۷۲ واحد نجومی (AU) به دور خورشید میچرخد. یک واحد نجومی، فاصلهی خورشید تا زمین است و بنابراین حدود شش دقیقه طول میکشد تا نور خورشید به زهره برسد. همچنین هر شبانهروز زهره ۲۴۳ روز زمینی طول میکشد و چنین روندی آن را به کندترین در میان دیگر سیارات منظومهی شمسی تبدیل میکند. در حقیقت روز زهره طولانیتر از سال آن است و دلیل آن میتواند جو غلیظ زهره باشد که به عنوان یک ترمز بزرگ در برابر چرخش سیاره عمل میکند. از سویی با توجه به همین چرخش آهسته، هستهی فلزی آن نمیتواند میدان مغناطیسی مشابه زمین ایجاد کند و بنابراین قدرت میدان مغناطیسی آن تنها ۰.۰۰۰۰۱۵ برابر میدان مغناطیسی زمین است.
اگر از بالا به ناهید نگاه کنید، این سیاره حول محور خود در جهتی خلاف جهت سیارههای دیگر میچرخد و این یعنی در زهره اینطور به نظر میرسد که خورشید از غرب طلوع و در شرق غروب میکند. چیزی که در زمین و سیارههای دیگر به جز اورانوس برعکس است. یک سال ناهید، یعنی زمانی که طول میکشد تا این سیاره به دور خورشید بچرخد، حدود ۲۲۵ روز زمینی طول میکشد و همانطور که اشاره شد چنین دورهی گردش یعنی هر شبانهروز زهره بیشتر از سال آن خواهد بود. اما با توجه به چرخش وارونه و عجیب زهره، زمانی که از یک طلوع خورشید تا طلوع بعدی طول میکشد، تنها حدود ۱۱۷ روز زمینی است.
رنگ سیاره زهره
زهره به دلیل ابرهای بازتابندهاش از روی زمین به صورت شاخص قابل مشاهده است. در آسمان به عنوان یک جرم سفید درخشان ظاهر میشود که یکی از درخشانترین چیزهای طبیعی در آسمان شب به شمار میرود. به گفتهی ناسا حداکثر قدر یا روشنایی ظاهری آن نزدیک به ۵- است. به عنوان مقایسه، قدر ظاهری ماه تقریبا ۱۴- است. در نظر داشته باشید که هر چه قدر یک جرم کمتر باشد، از نگاه ناظر روشنتر به نظر میرسد.
با این حال اگر به زهره نزدیک شویم، به گفتهی ناسا، رنگ زهره «زنگزده» دیده میشود؛ اما نه از نوع زنگزدگی قرمز بارزی که در سیارهی مریخ یافت میشود. تصاویری که فضاپیماهای ناسا و کاوشگرهای دیگر آژانسهای فضایی از این سیاره فرستادهاند، دنیایی با رنگ های سرخ، قهوهای و زرد را نشان میدهند و طبق اعلام دانشگاه کرنل، با توجه به اینکه ناهید از نظر آتشفشانی بسیار فعال است، این رنگها از تعداد سنگهای آتشفشانی موجود در سطح ناشی میشود.
درک رنگ دقیق سطح ناهید اما به دلیل وجود ابرهای سولفوریک اسید که این سیاره را دربر گرفتهاند، از مدار غیرممکن است. بنابراین، تصاویر سطح این سیاره تنها در صورتی قابل مشاهدهاند که یک ماهواره در مدار، توانایی نگاه کردن از میان ابرهای ضخیم را داشته باشد و برای این کار کاوشگر باید درون جو زهره پایین برود و از دماهای کوره-مانند و فشارهای بسیار بالای موجود در این محیط جان سالم به در ببرد. این شرایط نشان میدهد که در حال حاضر، بشر از کاوشگرهای رباتیک برای نگاه کردن به زهره استفاده خواهد کرد. در حال حاضر از فضاپیماهای در حال گردش مانند ونوس اکسپرس آژانس فضایی اروپا و آکاتسوکی آژانس کاوشهای هوافضای ژاپن، رنگ قابل مشاهده از جو زهره، بدون رنگهای غنی مانند آنچه میتوان در سیاره مشتری دید، تشخیص داده شده است.
آسمان سیاره زهره چه رنگی است؟
با توجه به وجود یک عرشهی ابری از سولفوریک اسید به ضخامت دهها کیلومتر که در سراسر این سیاره نور خورشید را بازتاب میدهند و جذب میکنند، زهره در چشم ناظر زمینی غالبا به رنگ سفید یا احتمالا زرد کم رنگ دیده میشود. این ابرها بسیار درخشان هستند و تقریبا ۷۰ درصد از انرژی خورشیدی رسیده به ناهید را منعکس میکنند.
در حقیقت شیمی اتمسفر جو فوقانی این سیاره با وجود ابرها، آنچه را که هنگام دیدن زهره به چشم ما میرسد، کنترل میکند. از سویی مناظری با رنگ کاذب از زهرهی زیبا که اغلب در تصاویر دیده میشود، تغییرات فرابنفش غیر قابل مشاهده برای چشم انسان هستند. هنوز چیزهای زیادی برای یادگیری در مورد ویژگیهای فرابنفش، مرئی، فروسرخ نزدیک زهره وجود دارد و باید به مأموریتهای آینده در این زمینه امیدوار بود.
اتمسفر سیاره زهره
همانطور که اشاره شد، جو سیاره زهره بسیار غلیظ است و بیشتر آن را کربن دیاکسید تشکیل میدهد که حدود ۹۶.۵ درصد را به خود اختصاص داده است و بقیهی آن هم شامل نیتروژن به میزان حدود ۳.۵ درصد میشود. این ترکیب، همراه با فشار جوی بسیار زیاد که حدود ۹۲ برابر فشار جوی زمین است و دمای سطحی بسیار بالا که به بیش از ۴۵۰ درجهی سانتیگراد میرسد، شرایطی بسیار خشن و غیرقابل سکونت را در زهره ایجاد کرده است.
همچنین، در لایههای بالایی جو، ابرهایی متراکم از سولفوریک اسید وجود دارد که با بازتاب نور خورشید مانع مشاهدهی سطح سیاره میشوند. ویژگی دیگر جو زهره، اثر گلخانهای است که دمای سطح را به حد بسیار بالایی رسانده است. این اثر به دلیل جذب و حبس حرارت خورشیدی توسط دیاکسید کربن و لایههای ضخیم ابرهای اسیدی ایجاد شده است.
این ویژگیها، زهره را به یکی از عجیبترین و چالشبرانگیزترین سیارات منظومه شمسی برای مطالعه و کاوش تبدیل کردهاند. لایهی بالایی ابرهای ناهید سرعت بالایی دارد و هر چهار روز زمینی به دور این سیاره میچرخد. بادهای طوفانی در این ناحیه تقریبا با سرعت ۳۶۰ کیلومتر بر ساعت حرکت میکنند. این اَبَرچرخش اتمسفر سیاره که حدود ۶۰ برابر سریعتر از چرخش خود ناهید است، یکی از بزرگترین اسرار زهره را شکل داده است.
ابرها همچنین دارای نشانههایی از نوعی رویداد هواشناسی به نام «امواج گرانشی» هستند که هنگام وزش باد بر عوارض زمینشناختی ایجاد و باعث بالا و پایین رفتن در لایههای هوا میشوند. بادها در سطح سیاره اما بسیار کندتر هستند و تخمین زده میشود که فقط چند کیلومتر بر ساعت سرعت داشته باشند. نوارهای غیرمعمول در ابرهای فوقانی سیاره زهره را «جاذب آبی» یا «جاذب فرابنفش» مینامند، چون نور را در طول موجهای آبی و فرابنفش به شدت جذب میکنند. این نوارها مقدار زیادی انرژی، یعنی تقریبا نیمی از کل انرژی خورشیدی جذب شده توسط سیاره را جذب میکنند.
بدین ترتیب، به نظر میرسد که نقش مهمی در جهنمی نگه داشتن سیارهی زهره دارند. ترکیب دقیق این بخش از ابرها هنوز نامشخص است اما برخی از پژوهشگران پیشنهاد کردهاند که این ابرها حتی میتوانند دارای حیات باشد؛ با این حال پیش از پذیرفتن این نتیجهگیری، بسیاری از چیزها باید در نظر گرفته شوند. جو زهره بسیار پویاست و حتی فضاپیمای «ونوس اکسپرس» (Venus Express) آژانس فضایی اروپا بود که بین سالهای ۲۰۰۵ تا ۲۰۱۴ به کاوش این سیاره میپرداخت، شواهدی از رعدوبرق را در این سیاره پیدا کرد که بر خلاف رعدوبرق زمین که در ابرهای مملو از آب تشکیل میشود، درون ابرهای سولفوریک اسید تشکیل میشوند.
رعدوبرقهای این سیاره در منظومهی شمسی بینظیر است و این موضوع از این نظر برای دانشمندان جالب توجه است که ممکن است تخلیهی الکتریکی رعدوبرق به شکلگیری مولکولهای مورد نیاز برای آغاز حیات کمک کند. چیزی که برخی از دانشمندان معتقدند روی زمین هم روی داده است.
مغناطیسسپهر سیاره زهره
هرچند سیاره ناهید از نظر اندازه شبیه زمین است و حتی یک هستهی آهنی با ابعاد مشابه هم دارد، اما همانطور که اشاره شد میدان مغناطیسی تولید شده توسط ساختارهای داخلی ندارد و تنها دارای میدان مغناطیسی القایی است. این میدان مغناطیسی ضعیف در اثر تعامل میدان مغناطیسی خورشید و جو بیرونی سیاره ایجاد میشود.
پرتو فرابنفش خورشید گازهای بیرونیترین لایههای جو زهره را تحریک میکند. این گازهای یونیزه شده، ناحیهی یونوسفر سیاره را تشکیل میدهند. از سویی بادهای خورشیدی هم ذرات باردار را به طور پیوسته از خورشید راهی سیاره میکنند. بر اثر برهمکنش میدان مغناطیسی و ذرات خورشیدی با یونوسفر زهره، یک میدان مغناطیسی در آن ناحیه ایجاد یا القا میشود. این میدان مغناطیسی سیاره را دربر میگیرد و شکلی مانند یک قطرهی اشک کشیده یا دم دنبالهدار خواهد داشت چون باد خورشیدی از کنار زهره میگذرد و به سمت منظومهی شمسی میگذرد.
کاوش سیاره زهره
آمریکا، اتحاد جماهیر شوروی (روسیه)، آژانس فضایی اروپا و آژانس کاوشهای هوافضای ژاپن، فضاپیماهای زیادی را به سوی زهره فرستادهاند که شمار آنها تا کنون به بیش از ۲۰ عدد میرسد. فضاپیمای مارینر ۲ ناسا در سال ۱۹۶۲ میلادی به فاصلهی ۳۴ هزار و ۷۶۰ کیلومتری از زهره رسید و بنابراین ناهید به نخستین سیارهای تبدیل شد که توسط یک فضاپیمای عبوری رصد شده است.
«ونرا ۷» (Venera 7) اتحاد جماهیر شوروی هم در سال ۱۹۷۰ میلادی اولین فضاپیمایی لقب گرفت که روی سیارهای دیگر فرود آمده است. «ونرا ۹» هم نخستین عکسها را از سطح زهره مخابره کرد. اولین مدارگرد سیاره زهره، «ماژلان» (Magellan) ناسا نام داشت و نقشههایی از ۹۸ درصد از سطح این سیاره ایجاد کرد که ابعادی به کوچکی ۱۰۰ متر را نشان میدهد.
فضاپیمای «ونوس اکسپرس» آژانس فضایی اروپا هم ۸ سال را با ابزارهای مختلف در مدار ناهید سپری کرد و وجود رعدوبرق را در آنجا تأیید کرد. در آگوست ۲۰۱۴، زمانی که این ماهواره شروع به تکمیل مأموریت خود کرد، کنترلگرهای آن در یک مانور یک ماهه فضاپیما را به لایههای بیرونی جو سیاره فرو بردند. ونوس اکسپرس از این سفر جسورانه جان سالم به در برد، سپس به مداری بالاتر رفت و چندین ماه را در آنجا گذراند. در نهایت در دسامبر ۲۰۱۴، سوخت فضاپیما تمام شد و در جو زهره سوخت.
مأموریت «آکاتسوکی» (Akatsuki) ژاپن در سال ۲۰۱۰ به سمت زهره پرتاب شد اما موتور اصلی فضاپیما در جریان تزریق مدار حیاتی از بین رفت و فضاپیما را در مسیری تعییننشده قرار داد. اما تیم ژاپنی با استفاده از رانشگرهای کوچکتر یک مرحله موتور را برای اصلاح مسیر فضاپیما روشن کرد. دور بعدی روشن کردن موتور در نوامبر ۲۰۱۵ انجام شد که آکاتسوکی را در مدار سیارهی زهره قرار داد. در سال ۲۰۱۷، این فضاپیما «موج گرانشی» عظیم دیگری را در جو زهره مشاهده کرد. با وجود آغاز چالشبرانگیز، این فضاپیما هنوز هم به دور زهره میچرخد، الگوهای آبوهوای سیاره را مطالعه میکند و به دنبال آتشفشانهای فعال در آن میگردد.
به جز مأموریتهایی که تا کنون انجام شده است، برنامههایی هم برای مأموریتهای آینده به این سیاره وجود دارد. دست کم از اواخر سال ۲۰۱۹، ناسا و مؤسسهی تحقیقات فضایی آکادمی علوم روسیه دربارهی همکاری در مأموریت «ونرا-دی» (Venera-D) که شامل یک مدارگرد، یک فرودگر و شاید یک کاوشگر اتمسفری با انرژی خورشیدی است، با هم در تعامل بودهاند و به بررسی پرسشهای علمی میپردازند که این مأموریت باید پاسخ دهد.
ناسا همچنین بودجهی چندین طرح مفهومی مأموریت بسیار ابتدایی را تأمین کرده است که میتوانند در دهههای آینده به کاوش زهره بپردازند. از جمله طرح مفهومی یک سطحنورد با نام «استیمپانک» (Steampunk) که از ابزارهای قدیمی به جای وسایل الکترونیکی که در جو زهره از بین میروند، استفاده میکند و همچنین یک بالن که زهره را از ارتفاعات پایین بررسی میکند.
افزون بر این طرحها، برخی از محققان ناسا در حال امکانسنجی استفاده از کشتیهای هوایی برای کاوش در مناطق معتدلتر جو زهره هستند. در سال ۲۰۲۱ هم ناسا دو مأموریت جدید به سوی زهره را اعلام کرد که تا سال ۲۰۳۰ به فضا پرتاب خواهند شد. این مأموریتها شامل «داوینچی+» (DAVINCI+) و «وریتاس» (VERITAS) میشوند که از فهرست نهایی چهار فضاپیما انتخاب شدهاند و برای دور بعدی مأموریتهای سری «دیسکاوری» (Discovery) راهی زهره خواهند شد.
داوینچی در اتمسفر سیارهی زهره غواصی میکند و چگونگی تغییر آن در طول زمان را مطالعه خواهد کرد تا چگونگی تکامل آن را بررسی و نشانههای شیمیایی اقیانوسهای گذشته را کشف کند. همچنین یک کاوشگر اتمسفر عمیق دارد که اندازهگیریهایی روی گازهای نجیب، گازهای کممقدار، نسبت هیدروژن سنگین تا سبک در بخار آب و نقش گوگرد در گازهای کممقدار تا سطح نزدیک به سطح، انجام خواهد داد. وریتاس هم در حالی که در مدار قرار دارد، با استفاده از رادار خود، نقشهبرداری سطح سیاره را انجام میدهد.
آژانس فضایی اروپا هم در ۱۲ ژوئن ۲۰۲۱، مدارگرد بعدی خود برای سیاره زهره را با نام «اینویژن» (EnVision) معرفی کرد. بنابراین همانطور که «گونتر هازینگر» (Günther Hasinger) مدیر علوم ESA اشاره کرده است، دوران تازه و متفاوتی برای اکتشاف نزدیکترین همسایهی ما در منظومهی شمسی در حال رسیدن است. مأموریتهای برنامهریزی شده به سیاره زهره باعث میشوند تا بشر طی دههی آینده یک برنامهی علمی بسیار جامع در این سیارهی مرموز داشته باشد.
کاوشگران فضایی خصوصی هم به زهره چشم دوختهاند. از جمله «راکتلب» (Rocket Lab) در سال ۲۰۲۰ اعلام کرد که قصد دارد یک فضاپیما را به زهره بفرستد تا یک کاوشگر را در جو آن مستقر کند. طبق مقالهی منتشر شده در سال ۲۰۲۲، این فضاپیما دارای یک ابزار ۱ کیلوگرمی روی عرشهی خود است و برای ۵ دقیقه زنده ماندن در ابرهای زهره در یک منطقهی معتدلتر و شبیه به زمین در فاصلهی ۴۸ تا ۶۰ کیلومتری بالاتر از سطح سیاره طراحی شده است. اما همهی این مأموریتها بخشی از یک جستوجوی بیشتر برای یافتن حیات در سیارهی زهره است که از یک مطالعهی جذاب جدید در سال ۲۰۲۰ آغاز شد.
آیا در سیاره زهره حیات وجود دارد؟
در حالی که مقاصدی مانند قمرهای انسلادوس یا تایتان یا حتی سیارهی مریخ در حال حاضر مکانهایی برای جستوجوی نشانههایی از حیات فرازمینی در منظومه شمسی ما هستند، یک اکتشاف علمی در سال ۲۰۲۰ ناگهان دانشمندان را به بحث دربارهی این واداشت که آیا امکان وجود حیات در اتمسفر جهنمی کنونی زهره وجود دارد یا خیر؟
اکنون، دانشمندان فکر میکنند که به احتمال زیاد، زهره میلیاردها سال پیش میتوانست قابل سکونت و تقریبا شبیه زمین کنونی بوده باشد. اما از آن زمان، اثر گلخانهای شدیدی را متحمل شده که منجر به شرایط فعلی با دمای سوزان سطح و جوی شده است که بسیاری آن را جهنمی توصیف میکنند. با این حال در سال ۲۰۲۰ دانشمندان از کشف یک مادهی شیمیایی عجیب در ابرهای سیاره خبر دادند که به باور برخی میتواند نشانهای از حیات باشد: فسفین. این یک ترکیب شیمیایی است که روی زمین و همچنین مشتری و زحل دیده شده است و دانشمندان فکر میکنند که در زهره، میتواند مانند روی زمین، برای مدت زمان بسیار کوتاهی در جو سیاره ظاهر شود.
اما کشف فسفین چه ارتباطی به جستوجوی حیات دارد؟ در حالی که فسفین روی زمین به شکلهای عجیبی مانند استفاده از مرگ موش ایجاد میشود، در کنار گروههایی از میکروارگانیسمهای خاص هم دیده شده است و برخی از دانشمندان فکر میکنند که روی زمین، این ترکیب هنگام فرآیند تجزیهی شیمیایی توسط میکروبها تولید میشود. چنین فرآیندی باعث شده که برخی گمان کنند اگر میکروبها روی زمین بتوانند فسفین ایجاد کنند، در جو زهره هم میتوانند عامل شکلگیری این ترکیب باشند.
با این حال، از زمان این کشف، تجزیه و تحلیلهای پس از آن تردیدهایی را ایجاد کرده است که آیا این ترکیب واقعا توسط میکروبها ایجاد شده است یا خیر، اما به ویژه با مأموریتهای جدیدی که برای این سیاره برنامهریزی شده است، دانشمندان به بررسیهای خود ادامه میدهند. علاوه بر این، پژوهشگران در یک مطالعه در سال ۲۰۲۲ به دنبال شواهدی از ضایعات میکروبی (یا مدفوع) بودند و هیچ مدرکی دال بر چنین فعالیتی نیافتند. به گفتهی نویسندگان، هیچ «اثر انگشت» طیفی وجود نداشت که حاکی از حیات فعال در جو ناهید باشد و چنین موضوعی اثبات وجود شواهد قانعکنندهتر را سخت میکند.
تغییر اقلیم سیاره زهره
داستانهای علمی-تخیلی پر از سناریوهایی است که در آن فضانوردان یک سیاره را دستخوش تغییراتی میکنند تا هر چه بیشتر شبیه زمین شود. اینکه این اتفاق چگونه میتواند روی دهد و اینکه آیا امکانپذیر است یا خیر، مواردی هستند که با عدم قطعیت زیادی روبهرو هستند. اغلب، دانشمندان و طرفداران داستانهای علمی-تخیلی در مورد تغییر مریخ به زمین صحبت میکنند، چون سیارهی سرخ کمی بیشتر از زهره برای انسان قابل سکونت است و برای نمونه، فورانهای عظیم فعال ندارد.
زمینیسازی هر سیاره مطمئنا پرسشهای اخلاقی را هم دربارهی چگونگی محافظت از هر حیاتی که ممکن است در آن وجود داشته باشد، ایجاد میکنند. علاوه بر اینکه شیوهی حفظ اطلاعاتی که حیات روی زهره از خود بر جای گذاشته هم محل پرسش است. هرچند در حال حاضر ناهید آنطور که ما میشناسیم پذیرای حیات نیست، اما هرگز نمیتوان در اینباره خیلی مطمئن بود.
یک پیشنهاد در سال ۲۰۲۰ نشان داد با فرض اینکه بخواهیم زهره را به صورت زمین درآوریم، به یک اقیانوس و نوعی فرآیند هوازدگی نیاز خواهیم داشت. با داشتن آب کافی و با فرض اینکه بتوانیم به مقادیر زیادی از مواد دسترسی داشته باشیم، ممکن است بتوان گردوغبار را از هوا حذف و کربن دیاکسید اتمسفر را روی سطح آن متراکم کرد. یکی از راههای ممکن برای انجام شدن چنین کاری میتواند پرتاب تعداد زیادی از اجرام یخی، مانند دنبالهدارها به جو سیارهی زهره باشد.
اینکه چگونه میتوان این کار را پیش برد البته یک پرسش دیگر است. دانشمند بریتانیایی «پل برچ» (Paul Birch) در سال ۱۹۹۱ میلادی یک روش جایگزین پیشنهاد داد که شامل فرستادن تریلیونها تن هیدروژن از سیارات غولپیکر گازی مانند مشتری به زهره میشود. به گفتهی او هیدروژن، کربن دیاکسید اتمسفر را به آب تبدیل میکند و یک بخش بزرگ گرانیتی هم شکل میدهد. زهره همچنین باید در برابر آفتاب سوزان با استفاده از چیزی مانند سایهی خورشید خنک شود که بدین ترتیب اثر جانبی کاهش جمعآوری انرژی خورشید برای استفادهی انسان یا رباتها را خواهد داشت.
اهمیت مطالعهی سیاره زهره
زهره به دلیل جو غلیظش در بالای سطح سیارهای که توسط عرشهی ضخیم ابرها پوشیده شده است، قابل توجه است. ما هنوز دانش بسیار محدودی از ساختار شیمیایی و محیطهای جوی این سیاره به ویژه در زیر ابرها داریم و هنوز گازهای نجیب را که «اثر انگشت شیمیایی» تاریخچهی فرآیندهای سیارهای هستند، درک نمیکنیم.
باید زهره را به خوبی درک کنیم تا بدانیم که سرنوشت سیارهی خودمان در دورههای طولانی ممکن است چگونه رقم بخورد. در حالی که اتمسفر عظیم، داغ و مرموز زهره ممکن است عجیب و حتی نامتناسب به نظر برسد، این سیاره یک آزمایشگاه طبیعی است که باید با ابزارهای قرن بیست و یکم آن را بررسی و کاوش کنیم تا در مورد جزئیات تکامل یک سیارهی دیگر بیشتر بیاموزیم.
در حال حاضر ما فقط سیارهی خودمان را تا حدودی میشناسیم و مریخ هم به اندازهای متفاوت است که نسبت به زهره در اولویت بعدی برای کشف قرار میگیرد. بنابراین، زهره برای درک چگونگی عملکرد روند تکاملی سیارات مانند زمین، کلیدی است و باید با این جنبهی مهم از دانش خود را دربارهی زهره افزایش دهیم تا بتوانیم به کمک رصدخانههایی مانند تلسکوپ فضایی جیمز وب، به دنبال سیارات فراخورشیدی مشابه زهره در کهکشان راه شیری و فراسوی آن باشیم.
عجایب سیاره زهره
سیاره زهره چه از نظر ساختاری و چه از نظر پدیدههای جوی، رویدادهای عجیب زیادی را در خود جای داده است که آشنایی با آنها نه تنها جذابیت زیادی دارد بلکه دادههای علمی زیادی را همراه خود دارند که توسط کاوشگرهای فضایی کشف شده یا خواهد شد.
طلوع خورشید از غرب به شرق
جهت چرخش سیاره ناهید به دور خودش مانند اورانوس و بر خلاف دیگر سیارههای منظومهی شمسی است. بدین ترتیب خورشید در آن از غرب به شرق طلوع میکند.
روز طولانیتر از سال
مدت زمان گردش زهره به دور خودش که یک شبانهروز در زهره است، حدود ۲۴۳ روز زمینی طول میکشد، در حالی که یک سال آن که چرخش کامل به دور خورشید است، فقط ۲۲۵ روز زمینی طول میکشد.
جو غلیظ و سمی
فشار جو در ناهید بیش از ۹۰ برابر فشار هوا روی زمین است که بیشتر آن را کربن دیاکسید تشکیل میدهد. وجود ابرهای سولفوریک اسید هم شرایط جوی مریخ را بسیار خشن و سخت کرده است و امکان اجرای آسان مأموریتهای فضایی را گرفته است.
جریان شدید باد در جو فوقانی
در جو فوقانی زهره، بادهایی با سرعت بیش از ۳۶۰ کیلومتر در ساعت جریان دارد که بسیار سریعتر از چرخش خود سیارهی ناهید است.
سیاره زهره چند قمر دارد؟
یکی از ویژگیهای جالب توجه زهره این است که هیچ قمر شناخته شدهای ندارد و همراه عطارد، تنها سیارههای بدون قمر منظومهی شمسی به شمار میروند. دانشمندان هنوز مطمئن نیستند که چرا برخی از سیارات قمر دارند و برخی دیگر خیر، اما میتوان گفت که هر سیاره سرگذشت منحصربهفرد و پیچیدهای دارد که تا حدی میتواند در نحوهی شکل گرفتن یا نگرفتن قمرها نقش داشته باشد.
هرچند این سیاره قمر ندارد اما یک شبه قمر «زوزوه» (Zoozve) دارد. این جرم که یک سیارک است، در سال ۲۰۰۲ توسط «برایان اسکیف» و تحت پروژهی LONEOS کشف شد. شبهقمرها به دور خورشید میچرخند اما در نزدیکی سیاره باقی میمانند. مدار این اجرام معمولا کشیدهتر و ناپایدارتر از مدار سیاره است و ممکن است با گذر زمان تغییر کرده و حتی از سیاره دور شوند.
هلال زهره
زهره به اندازهای درخشان است که با استفاده از تلسکوپهای زمینی میتوان قرص آن را مشاهده کرد و حتی با جابهجاییهای مداری، مانند ماه، هلال سیاره ناهید از روی زمین قابل مشاهده است.
آسمان زرد و نارنجی
به دلیل حضور کربن دیاکسید و ابرهای سولفوریک اسید، آسمان زهره در طول روز به رنگ نارنجی متمایل به زرد دیده میشود که بسیار متفاوت با آسمان آبی است که ساکنان زمین در طول روز میبینند.
عکس سیاره زهره
تا کنون عکسهای بسیاری از سیارهی زهره به عنوان نزدیکترین سیاره به زمین گرفته شده است اما برخی از آنها لحظاتی نمادین را شکل دادهاند و در تاریخ مأموریتهای فضایی ماندگار شدهاند.
تصاویر مأموریت ونرا ۹ (۱۹۷۵)
فضاپیمای ونرا ۹ که توسط اتحاد جماهیر شوروی به سیاره زهره فرستاده شد، نخستین تصاویر را از سطح این سیاره ثبت کرد. این تصاویر که با دوربینهای نصب شده روی کاوشگر گرفته شدند، سطح سنگلاخی و پر از تخته سنگ زهره را نشان میدهند. با وجود شرایط خشن سطحی زهره، ونرا ۹ توانست برای مدت کوتاه ۵۳ دقیقه دادههای خود را به زمین ارسال کند. این تصاویر نخستین نگاه بشر به سطح سیارهای دیگر تحت جو متراکم بود.
تصاویر راداری فضاپیمای ماژلان (۱۹۹۰-۱۹۹۴)
فضاپیمای ماژلان ناسا از فناوری رادار برای نقشهبرداری دقیق از سطح زهره استفاده کرد. این تصاویر، که شامل نقشهبرداری کامل سطح سیاره میشوند، جزئیاتی از آتشفشانها، دشتهای گدازهای و ساختارهای سطحی زهره را آشکار کردند. تصاویر ماژلان به دانشمندان کمک کرد تا بافت و تاریخچهی زمینشناختی زهره را بهتر درک کنند.
تصاویر تلسکوپ هابل (۱۹۹۵)
این تصویر فرابنفش تلسکوپ فضایی هابل که در ۲۴ ژانویه ۱۹۹۵ ثبت شده است، سیارهی زهره را در فاصلهی ۱۱۳.۶ میلیون کیلومتری از زمین نشان میدهد. زهره به جای ابرهای بخار آب موجود در زمین، پوشیده از ابرهایی است که از سولفوریک اسید ساخته شدهاند و سطح آتشفشانی زهره را که توسط فضاپیما و تلسکوپ زمینی نقشهبرداری میشود، کاملا میپوشانند.
تصاویر تلسکوپ ونوس اکسپرس (۲۰۰۶)
فضاپیمای ونوس اکسپرس آژانس فضایی اروپا، با ابزارهای فرابنفش و فروسرخ خود، تصاویری از لایههای ابری زهره ثبت کرد که نمایی از جریانهای جوی و تغییرات حرارتی در جو زهره ارائه میدهند. یکی از دستاوردهای بزرگ این مأموریت، شناسایی گرمای سطحی ناشی از فعالیتهای آتشفشانی احتمالی در سیارهی ناهید بود.
گذر زهره از مقابل خورشید (۲۰۱۲)
رصدخانهی دینامیک خورشیدی ناسا در یک رویداد نجومی به نام گذر زهره، در ۵ ژوئن ۲۰۱۲ (۱۷ خرداد ۱۳۹۱) هنگامی که ذره از دید ناظران زمینی از مقابل خورشید میگذشت، عکسهایی تماشایی ثبت کرد. گذر زهره نخستین بار در قرن هجدهم میلادی مورد توجه قرار گرفت، زمانی که فاصلهی سیارات هنوز مشخص نبود. در آن دوران «ادموند هالی» (Edmund Halley) ستارهشناس، متوجه شد که با مشاهدهی گذر از نقاط مختلف زمین، دانشمندان باید بتوانند فاصلهی زمین تا زهره را محاسبه کنند. برای ناظران روی زمین، آخرین باری که گذر زهره از مقابل خورشید دیده شد، در سال ۲۰۱۲ بود و بار بعدی در سال ۲۱۱۷ رویداد مشابهی در انتظار ساکنان زمین است.
تصاویر فضاپیمای آکاتسوکی (۲۰۱۵)
آکاتسوکی کاوشگر ژاپنی هم تصاویری فوقالعاده از جریانهای باد در اتمسفر فوقانی زهره ارائه کرده است. این تصاویر، همراه با اطلاعات مربوط به الگوی حرارتی جو این سیاره، پدیدهی ابرچرخش را به خوبی نشان دادند. آکاتسوکی همچنین تصاویری از سمت شب سیاره گرفته است که اطلاعاتی منحصربهفرد دربارهی توزیع حرارتی آن ارائه میدهند.
گذر سریع از کنار زهره (۲۰۲۱)
«کاوشگر خورشیدی پارکر» (Parker Solar Probe) که خورشید را مطالعه میکند، در فوریه ۲۰۲۱ طی یک گذر کوتاه، تصاویر نادری از شب زهره گرفت. منطقهی تاریک نشان داده شده ارتفاعات عظیم «پهنهی آفرودیت» (Aphrodite Terra) را نشان میدهد که تا حدود دو سوم به دور سیاره امتداد دارد. این بخش به دلیل ارتفاع زیاد، خنکتر و در نتیجه تاریکتر است. دانشمندان همچنین بر این باورند که لبهی نوری اطراف سیاره میتواند شبتاب باشد؛ پدیدهای که در اثر برهمکنش ذرات اتمسفر در طول شب ایجاد میشود.
جمعبندی
سیارهی زهره، نزدیکترین همسایهی زمین که همیشه صبح یا شب در آسمان رخنمایی میکند، ویژگیهای منحصربهفرد و در مواردی عجیب دارد که آن را به یکی از جذابترین سیارات منظومهی شمسی برای مطالعه تبدیل کرده است. خواهر زمین با وجود شباهتهای ظاهری از نظر اندازه و ترکیب داخلی، شرایط جوی بسیار متفاوتی دارد. جو غلیظ و سمی آن همراه با فشار و دمای زیاد، محیطی غیرقابل سکونت در آن ایجاد کرده است. اثر گلخانهای، سطح زهره را به یکی از داغترین نقاط منظومهی شمسی تبدیل کرده و ابرهای متراکم از سولفوریک اسید، چهرهای اسرارآمیز به آن داده است.
مطالعات و تصاویر گرفتهشده توسط فضاپیماها و تلسکوپها، مانند مأموریتهای ونرا، ماژلان و آکاتسوکی، به درک بهتر ساختار زمینشناسی و دینامیک جو زهره کمک کردهاند و مأموریتهای پیشگامانهی آینده مانند داوینچی این دانش را گستردهتر هم خواهند کرد. چنین یافتههایی نه تنها دید ما را نسبت به زهره بهبود میبخشند، بلکه میتوانند به پرسشهای بشر دربارهی روند تکامل سیارات مشابه زمین کمک خواهند کرد.
عکس کاور: سیاره زهره با نمای اغراق شده
Credit: Artur Plawgo / Science Photo Library / Getty Images
منابع: Space, Astornomy, NASA, Mashable