سیاره ونوس که نزدیکترین همسایه زمین پس از ماه بهشمار میرود، سالهاست دانشمندان را با جو عجیب و اسرارآمیز خود شگفتزده کرده است. این سیاره بهطور کامل توسط ابرهای بسیار متراکم اسید سولفوریک پوشیده شده و شرایط سطحی آن بهشدت خشن و غیرقابلسکونت است. یکی از بزرگترین معماهای مربوط به زهره، وجود یک سامانه ابری عظیم بوده که حدود ۳۷۰۰ مایل عرض دارد و تنها طی چند روز یک دور کامل به دور سیاره میچرخد. نکته عجیبتر این است که این سامانه ابری دارای یک لبه جلویی بسیار واضح و تیز است؛ پدیدهای که سالها دلیل شکلگیری آن برای دانشمندان ناشناخته باقی مانده بود.
اکنون پژوهشگران سرانجام موفق شدهاند توضیحی علمی برای این پدیده ارائه دهند، و نکته جالب اینجاست که پاسخ این معما به فرایندی بسیار ساده مربوط میشود؛ فرایندی که تقریباً هر روز در سینک آشپزخانه خانهها دیده میشود.
بر اساس مطالعهای که در نشریه علمی Journal of Geophysical Research منتشر شده، دانشمندانی از University of Tokyo با استفاده از شبیهسازیهای عددی پیشرفته توانستهاند توضیح دهند که چگونه یک جبهه موجی عظیم در جو سیاره زهره شکل میگیرد. این پدیده در حقیقت نتیجه چیزی به نام «پرش هیدرولیکی» است.
پرش هیدرولیکی زمانی رخ میدهد که یک جریان سریع و کمعمق مایع ناگهان سرعت خود را از دست میدهد و ضخیمتر میشود. نمونه ساده این اتفاق را میتوان هنگام باز کردن شیر آب در سینک مشاهده کرد. زمانی که آب با سرعت به کف سینک برخورد میکند، ابتدا بهصورت لایهای نازک و سریع حرکت میکند، اما کمی بعد ناگهان سرعت آن کاهش مییابد و لایه آب ضخیمتر میشود. همان حلقه دایرهای که در اطراف نقطه برخورد آب شکل میگیرد، نمونهای از پرش هیدرولیکی است.
دانشمندان اکنون معتقدند پدیدهای مشابه، اما در مقیاسی بسیار عظیمتر، در جو سیاره زهره نیز رخ میدهد. طبق این پژوهش، موجی سیارهای به نام «موج کلوین» در بخش پایینی ابرهای زهره به سمت شرق حرکت میکند. این موج در ادامه ناپایدار میشود و باعث شکلگیری جریانهای صعودی بسیار قدرتمندی در جو میشود. این جریانها بخار اسید سولفوریک را تا ارتفاع بسیار بالاتری منتقل میکنند.
پژوهشگران توضیح میدهند که بخار اسید سولفوریک در این فرایند تا حدود ۳۱ مایل، معادل تقریباً ۵۰ کیلومتر، به سمت بالا حرکت میکند و در نهایت یک جبهه ابری عظیم را تشکیل میدهد. این همان ساختار ابری اسرارآمیزی است که سالها ذهن دانشمندان را مشغول کرده بود.
اهمیت این کشف بسیار زیاد است، زیرا این نخستین باری است که یک پرش هیدرولیکی در خارج از سیاره زمین شناسایی میشود. علاوه بر این، این پدیده بزرگترین نمونه شناختهشده از چنین فرایندی در کل منظومه شمسی محسوب میشود. در واقع، آنچه در سینک آشپزخانه در مقیاسی کوچک دیده میشود، در زهره در ابعادی سیارهای رخ میدهد.
این کشف همچنین به حل یکی دیگر از معماهای قدیمی سیاره زهره کمک میکند؛ پدیدهای که به «ابرچرخش جوی» یا superrotation معروف است. جو زهره رفتاری بسیار عجیب دارد: ابرهای این سیاره حدود ۶۰ برابر سریعتر از خود سیاره حرکت میکنند. به بیان ساده، در حالی که زهره بسیار آهسته به دور محور خود میچرخد، ابرهای آن با سرعت فوقالعاده بالایی در اطراف سیاره گردش میکنند.
دانشمندان مدتها نمیدانستند چه چیزی باعث حفظ این حرکت فوقالعاده سریع در جو زهره میشود. اکنون پژوهش جدید نشان میدهد که موج کلوین نقش مهمی در این فرایند دارد. تکانه یا مومنتومی که توسط این موج حمل میشود، از طریق همان پرش هیدرولیکی به جریان اصلی جو منتقل میشود و به حفظ ابرچرخش شدید کمک میکند.
این موضوع بسیار مهم است، زیرا چنین مکانیزمی تاکنون در هیچیک از مدلهای اقلیمی موجود برای سیاره زهره در نظر گرفته نشده بود. به همین دلیل، دانشمندان معتقدند مدلهای فعلی درک کاملی از رفتار جو زهره ندارند و باید بازنگری شوند.
اضافه کردن این فرایند به مدلهای اقلیمی نیازمند قدرت پردازشی بسیار بالاست و احتمالاً به ابررایانههای پیشرفته احتیاج خواهد داشت. با این حال، پژوهشگران میگویند انجام این کار میتواند دقت شبیهسازیهای آینده را بهشدت افزایش دهد و در آمادهسازی مأموریتهای فضایی آینده به زهره نقش مهمی ایفا کند.
در سالهای اخیر علاقه به مطالعه زهره دوباره افزایش یافته است. چندین آژانس فضایی از جمله NASA و ESA برنامههایی برای ارسال مأموریتهای جدید به این سیاره دارند. دلیل این توجه دوباره آن است که زهره، با وجود شباهت اندازه و ساختار به زمین، به دنیایی بسیار جهنمی تبدیل شده و مطالعه آن میتواند اطلاعات ارزشمندی درباره تکامل سیارات و تغییرات اقلیمی شدید در اختیار دانشمندان قرار دهد.
این کشف جدید نهتنها به درک بهتر جو زهره کمک میکند، بلکه میتواند دیدگاه ما درباره رفتار جوها در سایر سیارات را نیز تغییر دهد. دانشمندان امیدوارند بررسی چنین پدیدههایی در آینده به فهم بهتر دینامیک جوی سیارات فراخورشیدی و حتی شرایط شکلگیری اقلیم در جهانهای دوردست کمک کند.
در نهایت، شاید جالبترین بخش این ماجرا این باشد که یکی از پیچیدهترین معماهای جوی منظومه شمسی، سرانجام با الهام از پدیدهای ساده در سینک آشپزخانه توضیح داده شده است؛ موضوعی که بار دیگر نشان میدهد قوانین فیزیک، از کوچکترین محیطهای روزمره تا بزرگترین مقیاسهای کیهانی، به شکلی شگفتانگیز با یکدیگر مرتبط هستند.
