«کارل ساگان» زمانی بهدرستی اشاره کرد که انسانها با اندک دادهای که از این سیاره داشتند، بهسرعت به نتیجهگیریهای عجیب میرسیدند — مانند اینکه ممکن است دایناسورهایی روی زهره زندگی کنند! با این حال، کمبود داده به این معنی نیست که نتوان از اطلاعات موجود نتیجهگیری کرد یا مدلهایی ساخت. پژوهش جدیدی به رهبری «ماکسانس لُفر» (Maxence Lefèvre) از دانشگاه سوربن فرانسه و همکارانش، با استفاده از اندک دادههایی که از سطح زهره در دست داریم، مدلی از وضعیت باد و گردوغبار این سیاره ارائه داده است — مدلی که هدف آن کمک به برنامهریزی بهتر برای مأموریتهای آینده به زهره است.
این مقاله که نسخهی پیشانتشار آن در پایگاه arXiv در دسترس است، بر دو شاخص اصلی تمرکز دارد: نوسان دمای سطحی و جابجایی گردوغبار. نکتهی مهم این پژوهش آن است که برای نخستین بار، زونهای مختلف زهره بهصورت مجزا مدلسازی شدهاند؛ یعنی نواحی استوایی، کوهستانی و قطبی بهطور جداگانه بررسی شدهاند تا ویژگیهای فیزیکی متمایز هر منطقه شناسایی شود. عامل مشترک در تمام این نواحی، مانند زمین، باد است که نیروی محرکهی اصلی در تغییرات دما و انتقال گردوغبار بهشمار میرود.
بر اساس اندازهگیریهای انجامشده توسط کاوشگر وِنِرا (Venera) — یکی از معدود فضاپیماهایی که تاکنون با موفقیت بر سطح زهره فرود آمدهاند — سرعت باد در نزدیکی سطح این سیاره حدود ۱ متر بر ثانیه است. شاید در نگاه اول این مقدار ناچیز به نظر برسد؛ برای مقایسه، میانگین سرعت باد در زمین حدود ۲۰ متر بر ثانیه و در مریخ تا ۴۰ متر بر ثانیه است. اما باید توجه داشت که جو زهره بسیار غلیظتر از جو زمین یا مریخ است، بنابراین همان سرعت اندک نیازمند انرژی بسیار بیشتری است. همین جو فشرده، با وجود بادهای آرامش، تأثیری چشمگیر بر دمای سطح و چگالی گردوغبار در هوا دارد.
زهره روزی به طول ۱۱۷ روز زمینی دارد، و شبی به همان درازا — یعنی یک شبانهروز آن تقریباً چهار ماه زمین طول میکشد. در نتیجه، هنگام روز، سطح سیاره بهآرامی زیر تابش خورشید گرم میشود و در شب، بهتدریج با تابش فروسرخ خود سرد میگردد. اما بنا به مدل ارائهشده، این تغییرات در مناطق مختلف زهره یکسان نیستند؛ در نواحی کوهستانی، استوایی و قطبی رفتار دما و باد تفاوت زیادی دارد.
در نواحی استوایی، پدیدهای موسوم به «جابجایی روزانه» (diurnal shift) بهروشنی مشاهده میشود. به این معنا که الگوی باد در روز و شب کاملاً متفاوت است. در طول روز، هنگامی که سطح زمین از تابش خورشید گرم میشود، جریانهای هوای گرم بهسمت بالا و در امتداد دامنهها حرکت میکنند (این جریانها «آنباتیک» یا صعودی نام دارند). اما در شب، با سرد شدن سطح زمین، هوای خنکشده بهسمت پایین دامنه سرازیر میشود (که به آن «کاتاباتیک» یا نزولی گفته میشود).
این فرآیندها اثر مستقیمی بر دمای سطح دارند. بادهای کاتاباتیک هنگام پایین آمدن فشرده میشوند و فشردگی باعث گرمایش آدیاباتیک (adiabatic warming) میشود؛ یعنی گرمای ناشی از تراکم، کاهش دمای شبانه را جبران میکند. بهاینترتیب، در مناطق کوهستانی، اختلاف دمای شب و روز بسیار اندک است — کمتر از ۱ درجهی کلوین. اما در دشتهای پست و هموار، که این چرخهی جبرانی وجود ندارد، نوسان دما حدود ۴ درجهی کلوین است.
در نزدیکی قطبهای زهره، وضعیت کمی متفاوت است. در آنجا جریان باد تقریباً همیشه بهصورت کاتاباتیک (نزولی) است و همین امر باعث میشود سرمای شبانهی مداوم با گرمایش ناشی از تراکم هوا متعادل شود. این یافته برای مأموریتهای آینده مانند EnVision و VERITAS اهمیت دارد، زیرا هر دو مأموریت بر بررسی مناطق قطبی تمرکز دارند و شناخت رفتار باد و دما در آن نواحی میتواند در طراحی تجهیزات و مسیرهای پرواز حیاتی باشد.
در سالهای پیش رو، مأموریت دیگری به نام DaVINCI نیز قرار است برای نخستین بار پس از چند دهه بر سطح زهره فرود آید. محل برنامهریزیشده برای فرود، منطقهای بهنام آلفا رجیو (Alpha Regio) است — فلاتی مرتفع در نزدیکی استوا که دمای آن به دلیل جریانهای باد، نوسانات نسبتاً ملایمی دارد. اما پرسش مهم این است که آیا کاوشگر داوینچی با طوفان گردوغبار مواجه خواهد شد؟ بر اساس محاسبات پژوهشگران، ۴۵ درصد از سطح آلفا رجیو دارای بادهایی با نیروی کافی برای بلند کردن ذرات شن ریز (به قطر حدود ۷۵ میکرومتر) است. این یعنی در زمان فرود، احتمال دارد فضاپیما وارد منطقهای از طوفان ذرات شود — و شدت این طوفان ممکن است بسته به زمان فرود (روز یا شب) تغییر کند.
تمام این یافتهها حاصل مدلسازی جدیدی است که برای نخستین بار، زهره را نه بهعنوان یک سطح یکنواخت، بلکه بهصورت مجموعهای از مناطق اقلیمی مستقل شبیهسازی کرده است. با این وجود، پژوهشگران اذعان دارند که مدلشان هنوز جای پیشرفت دارد. در گامهای بعدی میتوان اثر آلبدو (ضریب بازتاب)، ظرفیت گرمایی سطوح مختلف و جذب حرارتی دیاکسیدکربن (که عنصر غالب در جو زهره است) را در دماهای متفاوت وارد محاسبات کرد تا دقت مدل افزایش یابد.
با این حال، همین مدل فعلی نیز گامی بزرگ در جهت شناخت شرایط سطح زهره بهشمار میآید. پژوهشگران تأکید دارند که تا پیش از رسیدن فضاپیماهای جدید به این سیاره، هنوز زمان کافی برای بهبود مدلها و تطبیق آنها با دادههای آزمایشگاهی و شبیهسازیهای جوی وجود دارد. اما اکنون، دستکم تصویری شفافتر از آنچه در انتظار کاوشگرهای آینده است، در اختیار داریم — سیارهای با بادهای آرام اما سنگین، نوسانات حرارتی شدید و طوفانهایی از غبار ریز که میتواند حتی سختجانترین تجهیزات فضایی را به چالش بکشد.
بنابراین، هرچند شرایط زهره بهظاهر دوزخی است — با دمایی نزدیک به ۴۷۰ درجهی سانتیگراد و فشاری ۹۰ برابر زمین — اما مدلهای جدید مانند پژوهش «لفر» گامی حیاتی برای بازگشت بشر به این دنیای مرموز بهشمار میآیند. اکنون، مأموریتهایی مانند DaVINCI و VERITAS نه تنها برای کشف تاریخ زمینشناختی زهره، بلکه برای درک تعامل پیچیدهی باد، دما و گردوغبار در یکی از خشنترین سیارات منظومهی شمسی، آمادهتر از همیشه هستند.