بازتحلیل دادههای قدیمی با تکیه بر دانش و ابزارهای امروزی، در سالهای اخیر به نوعی مد علمی تبدیل شده است. گاهی این بازنگریها تغییر چندانی در درک ما ایجاد نمیکنند، اما در برخی موارد میتوانند نتایجی شگفتانگیز به همراه داشته باشند. یکی از داغترین بحثها در جامعه زیستاخترشناسی در سالهای اخیر، پرسشی اساسی است: آیا امکان وجود حیات در سیاره زهره وجود دارد؟ بهویژه در لایههای ابری این سیاره که از نظر فشار و دما بیشترین شباهت را به شرایط زمین در سراسر منظومه شمسی دارند.
اکنون، مقالهای جدید از سوی گروهی از پژوهشگران آمریکایی دوباره به این بحث دامن زده است. آنان با بازتحلیل دادههای مأموریت پایونیر ناسا به زهره – مأموریتی که در دهه ۱۹۷۰ میلادی انجام شد – به نتایجی رسیدهاند که خلاف تصور دیرینه ماست: ابرهای زهره عمدتاً از آب تشکیل شدهاند.
البته باید دقت کرد که این آب دقیقاً به همان شکلی نیست که ما روی زمین در ابرها میبینیم. روی زمین ابرها از قطرات آب یا بخار آب خالص ساخته شدهاند. اما در زهره، مولکولهای آب یا همان دیهیدروژن مونوکسید (H₂O) بیشتر بهصورت مواد هیدراته در ترکیب با نمکها و ترکیبات دیگر وجود دارند، نه به شکل قطرات آزاد آب. این یافته تغییری بنیادین در درک ما از ابرهای زهره به شمار میرود، زیرا تا پیش از این باور عمومی بر آن بود که ابرهای زهره تقریباً بهطور کامل از اسید سولفوریک تشکیل شدهاند. هنوز هم بخشی از ابرها از اسید سولفوریک ساخته شدهاند، حدود ۲۲ درصد طبق نتایج این مقاله، اما مسئله اینجاست: چگونه ممکن است دانشمندان دهه ۱۹۷۰ در قرائت دادههای ابزارهای خود تا این اندازه خطا کرده باشند؟
برای پاسخ به این پرسش، گروهی از دانشمندان از دانشگاههای مختلف از جمله Cal Poly Pomona، دانشگاه ویسکانسین، دانشگاه ایالتی آریزونا و حتی ناسا دست به تحقیق زدند. آنان دادههای قدیمی پایونیر را از آرشیو ناسا بیرون کشیدند. این دادهها سالها روی میکروفیلم در بایگانی «مرکز هماهنگی دادههای علوم فضایی ناسا» ذخیره شده بود. نخستین گام برای بازتحلیل، همین بود: بیرون کشیدن دادهها از بایگانی و دیجیتالسازی آنها.
جرقه ایده بازتحلیل
ایده این بازنگری از گفتوگوی دو دانشمند شکل گرفت: راکش موگول (از Cal Poly Pomona) و سانجای لیما (متخصص زهره در دانشگاه ویسکانسین). آنان درباره ترکیب ابرهای زهره صحبت میکردند و به این نتیجه رسیدند که باید دادههای طیفسنجی جرمی مأموریت پایونیر را دوباره بررسی کنند. تصور آنها این بود که شاید بتوان از دل این دادههای قدیمی، به بینشهای تازهای دست یافت.
و چنین هم شد. دادهها از دو ابزار علمی سوار بر «کاوشگر بزرگ زهره پایونیر» به دست آمده بودند: طیفسنج جرمی خنثی (LNMS) و گازکروماتوگراف (LGC). این کاوشگر در جریان مأموریت از میان لایههای ابر زهره عبور کرد. دکتر موگول و دکتر لیما دریافتند که به هنگام عبور کاوشگر از لایههای متراکمتر جو، ورودیهای این ابزارها – که در اصل برای نمونهبرداری از گازهای جوی طراحی شده بودند – با ذرات ریز آئروسلهای ابری مسدود شدند. نشانه این گرفتگی افت شدید و موقتی سطح دیاکسیدکربن (CO₂) در دادهها بود.
رویکردی متفاوت به دادهها
در دهه ۱۹۷۰ چنین افتی در دادهها بهعنوان «خرابی ابزار» تفسیر شد. اما پژوهشگران امروز به جای کنار گذاشتن دادهها، آن را فرصتی دانستند برای کشف ترکیبات شیمیایی آئروسلهایی که در ورودی ابزارها گیر افتاده بودند.
چطور؟ آنها به دمایی که این ذرات در حین نزول کاوشگر ذوب میشدند توجه کردند. با افزایش دما، هر ترکیب شیمیایی در نقطه خاصی تجزیه یا تبخیر میشود. بنابراین با بررسی گازهایی که در هر دمای مشخص آزاد میشدند، میتوان ترکیب شیمیایی آئروسلها و در نهایت ساختار ابرها را بازسازی کرد.
نتایج غیرمنتظره
نخستین یافتهها حیرتانگیز بودند: در دماهای ۱۸۵ درجه و ۴۱۴ درجه سانتیگراد، افزایش چشمگیری در مقدار آب ثبت شد. این پیکهای شدید نشانگر وجود ترکیبات هیدراتهای مانند سولفات آهن سهظرفیتی هیدراته (Ferric Sulfate Hydrate) و سولفات منیزیم هیدراته بودند. به بیان سادهتر، ذرات آب در ابرهای زهره در قالب این نمکهای هیدراته جای گرفتهاند.
طبق تحلیلها، آب تقریباً ۶۲ درصد از کل آئروسلها را تشکیل میدهد. با این حال، تقریباً تمام این آب بهشکل ترکیب شیمیایی است، نه قطرات خالص.
همانطور که انتظار میرفت، اسید سولفوریک نیز وجود داشت. در حدود ۲۱۵ درجه سانتیگراد، آزاد شدن دیاکسید گوگرد (SO₂) نشان داد که اسید سولفوریک در این دما تجزیه میشود. جالبتر آنکه یک آزادسازی دیگر SO₂ در ۳۹۷ درجه رخ داد، که نشاندهنده وجود یک ترکیب سولفاته پایدارتر در ابرها بود.
در همین دما، حضور یونهای آهن نیز ثبت شد. ترکیب این دو نشانه، احتمال وجود سولفات آهن سهظرفیتی (Ferric Sulfate) را تقویت کرد. این ماده در همان بازه دمایی به اکسید آهن و اکسیدهای گوگرد تجزیه میشود. برآوردها نشان میدهد که مقدار سولفات آهن موجود در آئروسلها میتواند به ۱۶ درصد برسد؛ عددی نزدیک به همان ۲۲ درصد اسید سولفوریک که تا پیش از این ترکیب اصلی ابرهای زهره تصور میشد.
منشأ آهن و غنای آبی ابرها
پژوهشگران معتقدند که آهن موجود در ابرها احتمالاً از غبار کیهانی سرچشمه میگیرد؛ غباری که وارد جو زهره میشود و سپس با ابرهای اسیدی واکنش میدهد.
اما مهمترین یافته این پژوهش بدون شک کشف مقدار چشمگیر آب در ابرهای زهره است. این کشف همچنین به حل یک تناقض قدیمی کمک میکند: چرا دادههای پروبهای فرورونده در جو زهره با دادههای ابزارهای طیفسنجی از راه دور متفاوت بود؟ پاسخ این است که ابزارهای رصد از دور تنها بخار آزاد موجود در جو را تشخیص میدادند، نه آبی که در ترکیبات هیدراته محبوس شده بود. بنابراین دادههای پروبهای پایونیر به مراتب دقیقتر از ابزارهای از راه دور هستند.
پیامدها برای جستجوی حیات
بدیهی است که این یافته پیامدهای بزرگی برای بحث وجود یا عدم وجود حیات در زهره دارد. یکی از اصلیترین استدلالها علیه امکان وجود حیات در ابرهای این سیاره، کمبود آب بود. اما حالا مشخص شده که آب بسیار بیشتر از آن چیزی است که تصور میشد. درست است که محیط همچنان بسیار اسیدی است و برای بیشتر میکروبهای زمینی ناخوشایند خواهد بود، اما شرایط نسبت به قبل برای احتمال وجود نوعی حیات میکروبی قابلتصورتر شده است.
ارزش دادههای قدیمی
این پژوهش یک پیام روشن دارد: دادههای قدیمی میتوانند با تحلیل دوباره به یافتههای شگفتانگیزی منجر شوند و به پرسشهای علمی امروز پاسخ دهند. مشکل اصلی شاید فقط این باشد که چنین دادههایی در گوشهای از آرشیوهای ناسا مدفون شده باشند – و یافتن آنها خود یک دستاورد علمی به شمار میرود.
