زهره: آیا ‘شیطانی دوقلو’ زمین، زنگ خطری برای تغییرات آب و هوایی است؟

زهره مطمئناً نمونه خوبی از یک منتهی الیه اثر گلخانه ای است که از بین رفته است.

شکی وجود ندارد که زمین در حال گرمتر شدن است و این گرم شدن نتیجه گازهای هدایت شده توسط انسان در جو است که گرما را ذخیره کرده و آن را به سمت سطح سیاره ما هدایت می کند. و زمین تنها سیاره ای نیست که این به اصطلاح ‘اثر گلخانه ای’ را تجربه کرده است.

زهره داغ ترین سیاره منظومه شمسی است و اغلب به عنوان ‘همزاد شیطانی’ زمین شناخته می شود. این دو سیاره از نظر اندازه و جرم مشابه هستند و زهره فقط کمی کوچکتر از زمین است. آنها همچنین از نظر فاصله از خورشید نسبتاً مشابه هستند و حتی شروع به ظاهر بسیار شبیه به یکدیگر کردند. زهره همچنین آتشفشان هایی مانند زمین دارد، اگرچه مشخص نیست که آیا هنوز فعال هستند یا خیر.

با این حال، به نظر می‌رسد چیزی به شدت در توسعه زهره اشتباه شده است و آن را کاملاً جهنمی و غیر مهمان‌نواز کرده است. احتمال زیادی وجود دارد که ‘چیزی’ یک اثر گلخانه ای بسیار فراری باشد، که پیامد فراوانی بیش از حد گازهای گلخانه ای اتمسفر است.

از دهه ۱۳۴۸، ماهواره‌های مستقر در فضا برای جمع‌آوری تصویری از چگونگی تأثیر گرمایش جهانی زمین بسیار حیاتی بودند – و این گرم شدن توسط اثر گلخانه‌ای ایجاد می‌شود. انسان ها به دلیل سوزاندن سوخت های فسیلی، مقادیر فزاینده ای از گازهای گلخانه ای را به جو پمپاژ می کنند و به نوبه خود، سیاره را مجبور می کنند تا بسیار سریعتر از آنچه باید گرم شود.

با این حال، همانطور که هشدارهایی از سوی آژانس‌های فضایی مانند ناسا و آژانس فضایی اروپا در مورد تغییراتی که زمین به دلیل این اثر گلخانه‌ای تجربه می‌کند دریافت می‌شود، هشدار شدیدتر در مورد اثر گلخانه‌ای ممکن است از دنیایی دور از زمین باشد. ممکن است از زهره آمده باشد. دلایل این اثر گلخانه ای در زهره و زمین متفاوت است. بر روی زهره، این اثر طبیعی بوده و احتمالاً نتیجه آتشفشان‌زایی بیش از حد میلیون‌ها یا میلیاردها سال پیش بوده است – بر روی زمین، این اثر ناشی از سوزاندن سوخت‌های فسیلی توسط بشر است.

با این حال، این بدان معنا نیست که زهره در مورد تغییرات آب و هوایی و نیاز به جلوگیری از جریان گازهای گلخانه ای به جو درس هایی برای گفتن ندارد.

ارین کانگی، دانشمند تحقیقاتی در آزمایشگاه فیزیک جوی و فضایی دانشگاه کلرادو بولدر، اظهار کرد: «زهره قطعاً نمونه خوبی از یک انتهای اثر گلخانه‌ای است که از بین رفته است. ناهید از جهات مختلف در منظومه شمسی ما منحصر به فرد است. از بسیاری جهات، شبیه به زمین است اما به شدت متفاوت است. همچنین یکی از معدود اجرام منظومه شمسی است که جوی قابل توجه دارد و به طور کلی یکی از با غلظت‌ترین، گرم‌ترین و شدیدترین جو‌ها محسوب می‌شود.»

ما می توانیم با مشاهده و مطالعه زهره و تفسیر آن به عنوان یک مورد شدید از آنچه ممکن است اتفاق بیفتد، در مورد سیارات مانند زمین بیاموزیم.

چه چیزی زهره را اینقدر افراطی می کند؟

تفاوت های عمده بین زمین و زهره بیشتر به جو سیارات متفاوت باز می گردد. جو ناهید در سطح ۹۰ میله است، به این معنی که ضخامت آن ۹۰ برابر اتمسفر زمین است. این بدان معناست که در سطح زهره، فشاری مشابه آنچه در اقیانوس در عمق حدود ۲۵۵۰ فوتی (۷۷۷ متری) وجود دارد وجود دارد.

همانطور که ممکن است تصور کنید، برای سیاره ای که اثر گلخانه ای فراری را تجربه می کند، زهره نیز بسیار گرمتر از زمین است. گرم ترین دمای ثبت شده روی سطح سیاره ما ۱۳۴.۱ درجه فارنهایت (۵۶.۷ درجه سانتیگراد) در مزرعه Furnace Creek Ranch در دره مرگ کالیفرنیا در۱۹ تیر ۱۲۹۲ بود.

زهره این را شبیه یک پیاده روی زمستانی در پارک می کند.

تخمین زده می شود که دمای دوقلوی شیطانی زمین به حدود ۸۷۰ درجه فارنهایت (۴۶۵ درجه سانتیگراد) برسد که به اندازه کافی گرم است که سرب را ذوب کند. شما می توانید دمای مشابهی را در اینجا روی زمین پیدا کنید – اما فقط در صورتی که بخواهید در یک اجاق پیتزا بالا بروید.

این جو گرم و ضخیم به این معنی است که زهره امروز بر خلاف زمین نمی تواند آب مایعی روی سطح داشته باشد. اما ما شواهدی داریم که نشان می دهد زهره در طول تاریخ خود مقادیر زیادی آب از دست داده است که نشان می دهد زهره باستانی ممکن است مقدار مشابهی داشته باشد. کانگی گفت: از آب مانند زمین امروز. با این حال، ما نمی دانیم که آیا آن آب تا به حال به شکل مایع بوده است یا نه – ممکن است فقط به صورت بخار در جو وجود داشته باشد.

این جو گرم و ضخیم به این معناست که زهره امروز بر خلاف زمین نمی‌تواند آب مایعی بر روی سطح خود داشته باشد. اما شواهدی داریم که نشان می‌دهد زهره در طول تاریخ خود مقادیر زیادی آب را از دست داده است، که این نشان می‌دهد زهره باستانی ممکن است مقدار مشابهی از آب مانند زمین امروز داشته باشد. اما ما نمی‌دانیم که آیا آن آب هرگز به شکل مایع بوده است یا خیر – ممکن است فقط به صورت بخار در جو وجود داشته باشد.

دومین سیاره از خورشید، زهره، به ستاره ما نزدیکتر از زمین است، بنابراین طبیعی است که انتظار داشته باشیم داغتر باشد. اما زهره در فاصله ای حدود ۷۰ درصد از فاصله بین زمین و خورشید به دور خورشید می چرخد ​​که خیلی نزدیکتر نیست. عطارد در واقع بسیار نزدیکتر از زهره به خورشید است و در فاصله ای معادل حدود ۳۳ درصد از فاصله بین سیاره ما و خورشید می چرخد ​​- با این حال دما در نزدیکترین سیاره به خورشید به ۸۰۰ درجه فارنهایت (۴۶۵ درجه سانتیگراد) می رسد.

بنابراین، باید دلیلی در پشت گرمای زهره وجود داشته باشد، غیر از نزدیکی آن به خورشید.و، خوب، معلوم شد که معمای انشعاب زهره از زمین در تاریخ اولیه‌اش، و معمای این که چگونه می‌تواند از نزدیک‌ترین سیاره به خورشید داغ‌تر باشد، هر دو راه‌حل یکسانی دارند: یک اثر گلخانه‌ای فراری.

گلخانه‌ای در جهنم: زنده ماندن در شرایط سخت

زمین و زهره گرما را از تابش خورشید دریافت می‌کنند، اما زمانی که نور خورشید توسط ابرها یا یخ منعکس می‌شود، بخشی از این تابش به فضا بازتاب می‌شود. سطح سیاره گرمایی را که از فضا بازتاب نمی شود جذب می کند.

گازهای خاصی در جو سیاره می توانند گرما را به دام بیندازند و بر میزان انرژی از دست رفته آن سیاره به فضا تأثیر بگذارند. به آنها گازهای گلخانه ای می گویند.

گازهای گلخانه ای می توانند گرما را در همه جهات به اطراف منعکس کنند، به این معنی که بخشی از گرما به ناچار به سطح سیاره هدایت می شود و در نتیجه دمای کلی سیاره را افزایش می دهد. گازهای گلخانه ای اصلی بخار آب، متان، اکسید نیتروژن و دی اکسید کربن هستند که با سوزاندن سوخت های فسیلی آزاد می شوند.

بدون این اثر گلخانه ای، تخمین زده می شود که دمای سطح زمین ده ها درجه کمتر باشد. بدون اثر گلخانه ای زهره، دمای سیاره دوم از خورشید حدود ۷۰۰ درجه (۳۹۰ درجه سانتیگراد) سردتر خواهد بود.

دانشمندان دقیقاً مطمئن نیستند که این اثر گلخانه‌ای چه زمانی ناهید را به اوج خود رسانده است، با تخمین‌هایی از ۳ میلیارد سال پیش تا ۲۵۰ میلیون سال پیش. نحوه انتقال زهره از حالت بالقوه قابل سکونت به یک زمین بایر جهنمی نیز به شدت مورد بحث است. اما یکی از احتمالات این است که یک حمله عظیم آتشفشانی، بزرگ‌تر از هر چیزی که تاکنون روی زمین دیده شده، پوسته زهره را شکافته و مقادیر زیادی گازهای گلخانه‌ای، به ویژه دی‌اکسید کربن، آزاد کرده است.

با افزایش دما در زهره، آب مایع می‌جوشید و بخار آب به مقادیر زیادی از گازهای گلخانه‌ای در جو زهره می‌پیوندد و باعث می‌شد که گرمای بیشتری به دام بیفتد و دما را بیشتر کند. این امر باعث می شود که یک حلقه بازخورد از تبخیر بیشتر و بیشتر آب، و به دام افتادن گرمای بیشتر، ایجاد یک ‘اثر گلخانه ای فراری’ شود.

اگرچه زهره نمونه بارز اثر گلخانه ای است، اما نباید به عنوان یک ‘گوی بلورین’ برای پیش بینی آینده زمین عمل کند.وضعیت سیاره همسایه ما با زمین متفاوت است.

‘من فکر می کنم بعید است که زمین مانند زهره باشد که دارای ۹۰ اتمسفر زمین دی اکسید کربن است. در زمین، دی اکسید کربن تنها ۰.۰۴٪ جو است و مکانیک مداری نیز در این تفاوت نقش دارد.’ کانگی توضیح داد. ‘این بدان معنا نیست که ما نباید نگران تغییرات آب و هوایی بر روی زمین باشیم. بسیاری از تغییرات سیستم اجتماعی و انرژی که می تواند به کاهش تغییرات آب و هوایی انسانی [ناشی از انسان] کمک کند، برای سلامت خود، جوامع و اقتصاد ما نیز مفید است. ‘

بعید بودن زمین در تعقیب زهره در مسیر بزرگراه به سمت جهنم آب و هوایی نیز به این معنا نیست که ما نمی توانیم با بررسی زهره چیزی در مورد معضل آب و هوایی پیش روی سیاره خود بیاموزیم. چندین ماموریت آتی در تلاش برای باز کردن اسرار شرایط خشونت آمیز و تبدیل آن به ترسناک ترین دنیای منظومه شمسی، از زهره بازدید خواهند کرد.

فضاپیمای ناسا با بررسی گازهای نجیب، شیمی و تصویربرداری (DAVINCI) در اتمسفر اعماق ناسا مورد توجه ویژه قرار خواهد گرفت. داوینچی که قرار است در اواخر دهه ۱۴۰۹ به زهره برسد، اولین فضاپیمایی خواهد بود که کاوشگری را در جو متراکم این دنیای جهنمی پرتاب می کند و اطلاعاتی در مورد ساختار و ترکیب آن جمع آوری می کند. اگرچه پیش‌بینی نمی‌شود که این کاوشگر از سقوط خود جان سالم به در ببرد، اما دانشمندان آماده هستند که بتواند برای مدت کوتاهی از فشارهای جوی خردکننده زهره جان سالم به در ببرد تا مستقیماً از سطح زهره برای بشریت داده‌ها را جمع‌آوری کند.

‘من به هر چیزی که نمی فهمیم علاقه مند هستم، بنابراین سیارات دیگر کامل هستند! زهره به ویژه جذاب است زیرا هنوز چیزهای زیادی وجود دارد که ما نمی دانیم. من بسیار هیجان زده هستم که در مورد سطح زهره از ماموریت های آینده بیشتر بدانم. کانگی در پایان گفت: به ویژه گستره آتشفشانی امروزی. ‘در زیر ابرها، ما اطلاعات کمی در مورد اتمسفر پایینی داریم. من بسیار علاقه مند هستم که چه چیزی سیارات را قابل سکونت می کند یا نه و چگونه می تواند در طول زمان تغییر کند، بنابراین زهره یک مطالعه موردی عالی و نمونه ای از سیاره ای است که می توانست یک بار داشته باشد. قابل سکونت بود اما امروز نیست.’

اگرچه این می‌تواند اطلاعات بیشتری درباره اثر گلخانه‌ای در سیاره زهره ارائه دهد، اما برای اینکه بتوانیم درباره تغییرات آب و هوا و تأثیر اثر گلخانه‌ای بر سیاره خودمان بیشتر بیاموزیم، به نظارت فضایی و نوع فناوری‌هایی که در هفته جهانی فضا در آینده معرفی خواهند شد، وابسته هستیم.