في عام 1978 ، وكالة ناسا بايونير فينوس (المعروفة أيضًا باسم Pioneer 12) وصلت إلى كوكب الزهرة ('أخت الأرض') ووجدت دلائل تشير إلى أن كوكب الزهرة ربما كان يحتوي على محيطات على سطحه. منذ ذلك الحين ، تم إرسال العديد من البعثات إلى كوكب الزهرة وجمع البيانات حول سطحه وغلافه الجوي. من هذا ، ظهرت صورة لكيفية انتقال الزهرة من كوكب 'شبيه بالأرض' إلى المكان الحار والجحيم الذي هو عليه اليوم.
بدأ كل شيء منذ حوالي 700 مليون سنة عندما تسبب حدث هائل في الظهور أدى إلى تأثير الدفيئة الجامح الذي تسبب في جعل الغلاف الجوي لكوكب الزهرة كثيفًا وساخنًا بشكل لا يصدق. هذا يعني أنه لمدة 2 إلى 3 مليارات سنة بعد تشكل كوكب الزهرة ، كان من الممكن أن يحافظ الكوكب على بيئة صالحة للسكن. وفقا ل دراسة حديثة ، كان من الممكن أن يكون ذلك طويلاً بما يكفي لظهور الحياة على 'أخت الأرض'.
تم تقديم الدراسة يوم أمس (20 سبتمبر) في الاجتماع المشترك لعام 2019 لـ المؤتمر الأوروبي لعلوم الكواكب (EPSC-DPS) ، الذي عقد في الفترة من 15 إلى 20 سبتمبر في جنيف ، سويسرا. كان هنا أن مايكل واي وأنتوني ديل جينو من ناسا معهد جودارد لعلوم الفضاء شارك (GISS) نظرة جديدة للتاريخ المناخي لكوكب الزهرة ، والتي يمكن أن يكون لها آثار في البحث عن الكواكب الخارجية الصالحة للحياة.
انطباع فني عن سطح كوكب الزهرة كما هو اليوم ، يُظهر عواصفه الرعدية وبركانًا بعيدًا. الائتمان و ©: ESA / J. ماذا ايضا
من أجل دراستهم ، ابتكر الدكتور واي والدكتور ديل جينيو سلسلة من خمس عمليات محاكاة نظرت في شكل بيئة كوكب الزهرة بناءً على مستويات مختلفة من التغطية المائية. يتألف هذا من تكييف نموذج ثلاثي الأبعاد للدوران العام يأخذ في الاعتبار التكوينات المتغيرة للغلاف الجوي والزيادة التدريجية في الإشعاع الشمسي حيث أصبحت الشمس أكثر دفئًا على مدار حياتها.
في ثلاثة من السيناريوهات الخمسة ، افترض Way و Del Genio أن تضاريس كوكب الزهرة كانت مماثلة لما هي عليه اليوم ، تراوح المحيط من عمق 10 أمتار (~ 30 قدمًا) إلى حوالي 310 متر كحد أقصى ( ~ 1000 قدم) وتم حبس كمية صغيرة من الماء في التربة. كما درسوا سيناريو مع تضاريس الأرض ومحيط يبلغ طوله 310 أمتار ، وآخر حيث كان كوكب الزهرة مغطى بالكامل بمحيط 158 مترًا (500 قدم تقريبًا).
في النهاية ، أشارت جميع عمليات المحاكاة الخمس إلى نفس الشيء: أن كوكب الزهرة كان قادرًا على الحفاظ على درجات حرارة ثابتة - من 20 درجة مئوية (68 درجة فهرنهايت) إلى 50 درجة مئوية (122 درجة فهرنهايت) - لحوالي ثلاثة مليارات سنة. لولا سلسلة من الأحداث التي تسببت في ظهور 80٪ من سطح الكوكب (مما أدى إلى إطلاق غاز ثاني أكسيد الكربون الموجود داخل القشرة) ، فقد تكون صالحة للسكن اليوم. بالطريقة شرح هو - هي:
'فرضيتنا هي أن كوكب الزهرة ربما كان يتمتع بمناخ مستقر لمليارات السنين. من المحتمل أن يكون حدث الظهور شبه العالمي مسؤولاً عن تحوله من مناخ شبيه بالأرض إلى البيت الساخن الجهنمي الذي نراه اليوم.
تم استخدام نمط أرض-محيط مثل ذلك أعلاه في نموذج مناخي لإظهار كيف يمكن لسحب العاصفة أن تحمي كوكب الزهرة القديم من أشعة الشمس القوية وجعل الكوكب صالحًا للسكن. ائتمانات: ناسا
بدأ كل شيء منذ حوالي 4.2 مليار سنة ، بعد بضع مئات من ملايين السنين من تشكل كوكب الزهرة وكان قد انتهى لتوه من فترة التبريد السريع. في هذه المرحلة ، بافتراض أن كوكب الزهرة خضع لعملية مماثلة مثل الأرض ، فمن الممكن أن يهيمن ثاني أكسيد الكربون على الغلاف الجوي. كان من الممكن أن تمتص صخور السيليكات هذا ببطء لتكوين كربونات تم حبسها بعد ذلك في قشرة الكوكب.
قبل حوالي 715 مليون سنة ، وفقًا لدراسة Way و Del Genio ، كان الغلاف الجوي مشابهًا لما يشبه الأرض اليوم - يتكون في الغالب من غاز النيتروجين مع كميات ضئيلة من ثاني أكسيد الكربون والميثان. كان من الممكن أن تظل هذه الظروف مستقرة حتى الأوقات الحالية لولا حدث إطلاق غازات هائل.
سبب هذا لا يزال لغزا. ومع ذلك ، يعتقد العلماء أن ذلك كان بسبب حدث جيولوجي تسبب في عودة 80 ٪ من الكوكب إلى السطح. قد يكون هذا ينطوي على كميات كبيرة من الصهارة التي تتفجر وتطلق كميات هائلة من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. بعد ذلك تكون الصهارة قد تجمدت قبل أن تصل إلى السطح ، مما يخلق حاجزًا يمنع ثاني أكسيد الكربون من إعادة الامتصاص. بالطريقة شرح :
'حدث شيء ما على كوكب الزهرة حيث تم إطلاق كمية هائلة من الغاز في الغلاف الجوي ولا يمكن إعادة امتصاصها بواسطة الصخور. لدينا على الأرض بعض الأمثلة على إطلاق الغازات على نطاق واسع ، على سبيل المثال إنشاء مصائد سيبيريا قبل 500 مليون سنة والتي ترتبط بالانقراض الجماعي ، ولكن لا شيء على هذا النطاق. لقد حولت كوكب الزهرة بالكامل '.
تصور فني لكوكب الزهرة ، يظهر سطحًا مغطى إلى حد كبير بالمحيطات. الائتمان: Wikipedia Commons / Ittiz
هذا من شأنه أن يفسر كيف تم تكثيف الغلاف الجوي لكوكب الزهرة لدرجة أنه كان أكثر كثافة بمقدار 90 مرة من كثافة الغلاف الجوي للأرض (92 بار مقارنة بـ 1 بار). بالاقتران مع التركيزات العالية لثاني أكسيد الكربون ، كان من الممكن أن يؤدي ذلك إلى ظاهرة الاحتباس الحراري الجامحة التي من شأنها أن تفسر كيف أصبح الكوكب المكان الجحيم الذي نعرفه اليوم ، حيث يبلغ متوسط درجات الحرارة السطحية 462 درجة مئوية (864 درجة فهرنهايت).
هذا يتعارض مع المفاهيم التقليدية لصلاحية الحياة ، والتي تنص على أن مدار كوكب الزهرة يضعه خارج الحافة الداخلية للمنطقة الصالحة للسكن لشمسنا (HZ). داخل 'منطقة الزهرة' هذه ، وفقًا للحكمة التقليدية ، يمتص كوكب ما قدرًا كبيرًا من الإشعاع الشمسي حتى يتمكن من الاحتفاظ بالمياه السائلة على سطحه. لكن كطريقة مبين ، تشير جميع عمليات المحاكاة الخاصة بهم إلى خلاف ذلك:
'كوكب الزهرة لديه حاليًا ما يقرب من ضعف الإشعاع الشمسي الذي لدينا على الأرض. ومع ذلك ، في جميع السيناريوهات التي وضعناها على شكل نمذجة ، وجدنا أن كوكب الزهرة لا يزال بإمكانه تحمل درجات حرارة السطح الملائمة للمياه السائلة. '
هذه النتائج تتماشى مع أ دراسة مماثلة بهذه الطريقة و Del Genio في عام 2016 مع زملاء من ناسا مركز جودارد لرحلات الفضاء ، ال معهد علوم الكواكب (PSI) وجامعة أوبسالا وجامعة كولومبيا. في هذه الدراسة ، أنشأ فريقهم مجموعة من عمليات محاكاة المناخ ثلاثية الأبعاد باستخدام بيانات من ماجلان بعثة التي درست كيفية تأثير وجود المحيط على كوكب الزهرة القديم على قابليتها للسكن.
من هذا ، قرروا أنه إذا كان للزهرة فترة دوران أبطأ من حوالي 16 يومًا من أيام الأرض ، لكان مناخها صالحًا للسكن حتى 715 مليون سنة مضت. ومع ذلك ، لا يزال هناك نوعان من المجهول الرئيسيين يجب معالجتهما قبل أن يتمكن العلماء من القول بثقة أن كوكب الزهرة كان صالحًا للسكن حتى وقت قريب جدًا.
كوكب الزهرة كما صورته بعثة ماجلان 10. الائتمان: ناسا / مختبر الدفع النفاث
أولاً ، سيحتاج العلماء إلى تحديد مدى سرعة تبريد كوكب الزهرة وما إذا كان قادرًا على تكثيف الماء السائل على سطحه في المقام الأول. ثانيًا ، لا يزال من غير المعروف ما إذا كان حدث الظهور العالمي الذي أدى إلى انتقال كوكب الزهرة حدثًا واحدًا أم مجرد جزء من سلسلة كانت تحدث لمليارات السنين.
قال واي: 'نحن بحاجة إلى المزيد من البعثات لدراسة كوكب الزهرة والحصول على فهم أكثر تفصيلاً لتاريخه وتطوره'. 'ومع ذلك ، تُظهر نماذجنا أن هناك احتمالًا حقيقيًا بأن يكون كوكب الزهرة صالحًا للسكن ومختلفًا جذريًا عن كوكب الزهرة الذي نراه اليوم. يفتح هذا جميع أنواع الآثار المترتبة على الكواكب الخارجية الموجودة في ما يسمى 'منطقة الزهرة' ، والتي قد تستضيف في الواقع مياهًا سائلة ومناخات معتدلة '.
فكر في الأمر ... لو لم يخضع كوكب الزهرة لحدث هائل من الظهور (أو سلسلة منها) ، لكانت البشرية بحاجة فقط إلى البحث في الجوار لإثبات وجود حياة خارج الأرض. لهذه المسألة ، لو لم يفقد المريخ غلافه المغناطيسي قبل 4.2 مليار سنة ، لكان من الممكن أن ينتج حياة خاصة به لا تزال موجودة حتى اليوم. لم يكن من الممكن أن يكون لنظامنا الشمسي واحد ، بل ثلاثة كواكب تحمل الحياة (المجاورة في ذلك الوقت)!
من المحتمل أن تكون هذه النتائج مشجعة لأولئك الذين يعتقدون أنه يجب إعادة تأهيل كوكب الزهرة يومًا ما. إن معرفة أن الكوكب كان يتمتع بمناخ مستقر ، ويمكنه الحفاظ عليه على الرغم من مداره ، يعني بشكل فعال أن أي هندسة بيئية نقوم بها هناك ستظل ثابتة.
وهذا يعني أن كوكب الزهرة يمكن أن يتحول يومًا ما إلى عالم معتدل مغطى في الغالب بالمحيطات مع عدد قليل من القارات الكبيرة والأرخبيل الواسع. يبدو مثل أي مكان تعرفه؟
قراءة متعمقة: جمعية Europlanet و EPSCoR