داده‌های ۵۰‌ساله نشان می‌دهد ابرهای ونوس عمدتاً از آب تشکیل شده‌اند

بازتحلیل داده‌های قدیمی با بهره‌گیری از دانش امروز به یکی از روندهای علمی رایج در سال‌های اخیر تبدیل شده است. با این حال، نتایج برخی از این بازنگری‌ها از نظر علمی تأثیرگذارتر از بقیه‌اند.

به گزارش انتخاب و به نقل از sciencealert؛ یکی از بحث‌برانگیزترین موضوعات در جامعه‌ی زیست‌اخترشناسی در سال‌های اخیر، این پرسش بوده است که آیا امکان وجود حیات در سیاره‌ی ونوس وجود دارد یا نه — به‌ویژه در لایه‌های ابری آن، که از نظر فشار و دما، شباهت زیادی به شرایط زمین دارند.

اکنون، مقاله‌ای تازه از گروهی از پژوهشگران آمریکایی بار دیگر این بحث را داغ کرده است. آن‌ها با بازتحلیل داده‌های مأموریت پایونیر ونوس (Pioneer Venus) ناسا در دهه‌ی ۱۹۷۰، به این نتیجه رسیده‌اند که ابرهای ونوس عمدتاً از آب ساخته شده‌اند.

آب، اما نه آن‌گونه که در زمین می‌شناسیم

البته منظور از «آب» در اینجا همان آب خالص و تبخیرشده‌ای نیست که ابرهای زمین را تشکیل می‌دهد. مولکول‌های آب (H₂O) در جو ونوس به‌صورت ترکیبات آبدار وجود دارند — یعنی در ترکیب با مواد معدنی و نه به شکل قطرات مستقل بخار آب.

با این حال، این نتیجه تفاوت بزرگی با تصور قبلی ما دارد که ابرهای ونوس را عمدتاً از اسید سولفوریک غلیظ می‌دانست. طبق این پژوهش، هنوز حدود ۲۲ درصد از ترکیب ابرها اسید سولفوریک است، اما بقیه‌ی آن به ترکیبات آبدار تعلق دارد.

این پرسش پیش آمد که: چگونه دانشمندان دهه‌ی ۷۰ تا این اندازه در قرائت داده‌های ابزار خود دچار خطا شده‌اند؟

جست‌وجوی علمی در آرشیو ناسا

برای پاسخ به این پرسش، تیمی از پژوهشگران از دانشگاه‌های کَل پالی پومونا (Cal Poly Pomona)، ویسکانسین، ایالت آریزونا و خود ناسا وارد عمل شدند تا داده‌های مأموریت پایونیر را دوباره بررسی کنند.

داده‌ها روی میکروفیلم‌هایی در آرشیو هماهنگ داده‌های علوم فضایی ناسا (NSSDCA) ذخیره شده بود. نخستین گام پژوهشگران این بود که این فیلم‌ها را از بایگانی بیرون بیاورند و دیجیتالی‌سازی کنند.

الهام اولیه‌ی این پروژه از گفت‌وگویی میان راکش موگول از کال‌تِک پومونا و سانجی لیما‌یه، متخصص ونوس از دانشگاه ویسکانسین، شکل گرفت. آن دو هنگام صحبت درباره‌ی ترکیب ابرهای ونوس به این نتیجه رسیدند که شاید بازتحلیل داده‌های طیف‌سنجی جرمی (mass spectrometry) مأموریت پایونیر بتواند نکات تازه‌ای آشکار کند — و واقعاً چنین شد.

ابزارها و یافته‌های اصلی

داده‌های مورد بررسی از دو ابزار درون فضاپیمای Pioneer Venus Large Probe به‌دست آمده بودند:

۱. طیف‌سنج جرمی خنثی (LNMS)

۲. کروماتوگراف گازی (LGC)

دکتر موگول و دکتر لیما‌یه دریافتند که هنگام ورود کاوشگر به لایه‌های ضخیم‌تر جو، ورودی‌های این ابزارها با ذرات معلق ابری مسدود شده‌اند.

شواهد این گرفتگی در داده‌ها آشکار بود: افت ناگهانی اما موقتی در میزان دی‌اکسیدکربن (CO₂) هنگام عبور کاوشگر از میان لایه‌های ابری.

به‌جای آن‌که این افت را به خطای ابزار نسبت دهند، پژوهشگران فرض کردند که این ذرات درون ورودی ابزار به دام افتاده‌اند و می‌توان با بررسی دمای تبخیر آن‌ها ترکیب شیمیایی‌شان را شناسایی کرد.

تحلیل دماها و ترکیبات

در حالی‌که کاوشگر به حرکت در جو ادامه می‌داد، ذرات مختلف در دمای متفاوتی ذوب یا تبخیر می‌شدند — و هر بار که یکی از این ترکیبات ذوب می‌شد، جریان ورودی آزاد و سطح CO₂ دوباره افزایش می‌یافت.

تحلیل گازهای آزادشده در هر دما، نشان داد که:

• در ۱۸۵ درجه‌ی سانتی‌گراد و ۴۱۴ درجه‌ی سانتی‌گراد جهش‌های بزرگی از بخار آب ثبت شده است — نشانه‌ای از وجود ترکیباتی مانند سولفات فریک آبدار (hydrated ferric sulfate) و سولفات منیزیم آبدار (hydrated magnesium sulfate).

• در مجموع، ۶۲ درصد از ذرات ابری از آب تشکیل شده‌اند (هرچند بیشتر آن به‌صورت ترکیب آبدار بوده است).

• اسید سولفوریک (H₂SO₄) نیز حضور داشته و در دمای ۲۱۵ درجه‌ی سانتی‌گراد به‌صورت SO₂ آزاد شده است، یعنی همان دمایی که اسید سولفوریک تجزیه می‌شود.

• در ۳۹۷ درجه‌ی سانتی‌گراد، یک جهش دوم در SO₂ ثبت شد، که نشان‌دهنده‌ی وجود ترکیب سولفاته‌ی پایدارتری در دمای بالا بود.

در همان دما، جهش مشابهی در یون‌های آهن (Fe⁺) نیز دیده شد. ترکیب این دو نشانه، حاکی از آن است که بخشی از ذرات ابرها از سولفات فریک تشکیل شده‌اند — ترکیبی که در همان دما به اکسید آهن و اکسید گوگرد تجزیه می‌شود.

تخمین زده می‌شود که حدود ۱۶ درصد از ذرات ابرها سولفات فریک باشند — رقمی نزدیک به ۲۲ درصد اسید سولفوریک که پیش‌تر تصور می‌شد ترکیب اصلی ابرهای ونوس است.

منشأ آهن و معنای تازه‌ی آب در جو ونوس

اما آهن از کجا آمده است؟ پژوهشگران معتقدند این عنصر از گرد و غبار کیهانی است که وارد جو ونوس می‌شود و با لایه‌های اسیدی آن واکنش می‌دهد.

مهم‌ترین دستاورد این تحلیل، اثبات حضور قابل توجه آب در ابرهای ونوس است — و همین موضوع، یکی از تناقض‌های قدیمی میان داده‌های اندازه‌گیری مستقیم و داده‌های طیف‌سنجی از راه دور را حل می‌کند.

ابزارهای سنجش از دور تنها بخار آب آزاد را شناسایی می‌کردند، نه آبِ ترکیب‌شده در مواد آبدار. بنابراین، داده‌های کاوشگرهای نزولی بسیار دقیق‌ترند و نشان می‌دهند که آب در ابرهای ونوس بسیار فراوان‌تر از تصور پیشین است.

پیامدها برای جست‌وجوی حیات

این یافته‌ها تأثیر چشمگیری بر جست‌وجوی حیات در جو ونوس دارند. یکی از دلایل اصلی ردِ احتمال وجود حیات در آنجا، کمبود آب بود. اکنون مشخص شده است که آب، هرچند به‌صورت ترکیب‌شده و در محیطی بسیار اسیدی، به‌وفور در ابرهای ونوس وجود دارد.

این پژوهش همچنین یادآوری می‌کند که حتی داده‌های دهه‌ها پیش می‌توانند با تحلیل‌های نو، پاسخی به پرسش‌های علمی امروزی بدهند — به شرط آن‌که بتوان آن‌ها را در میان انبوه آرشیوهای ناسا یافت، کاری که خود نوعی کاوش علمی است.