اکسیژن اتمی در زهره کشف شد

دانشمندان مدت‌ها تصور می‌کردند که جو زهره حاوی مقدار قابل توجهی اکسیژن اتمی است. مشاهدات جدید اکنون شواهد مستقیمی را برای وجود آن فراهم می‌کند.

این تصویر فرابنفش از فضاپیمای آکاتسوکی گرفته شده است که توسط دامیا بوئیک، یک پردازشگر تصویر آماتور، ترکیب شده و تصاویر آکاتسوکی را که از طریق فیلتر UV1 خود – در فواصل مختلف – گرفته شده است، برای ایجاد این تصویر ترکیبی استفاده کرده است. ناحیه قهوه‌ای با ابرهای همرفتی کوچک پر می‌شود.

JAXA / ISAS / دارتس / دامیا بوئیک

در 50 سال گذشته، بسیاری از مشاهدات جو زهره به ادعاهایی مبنی بر “تشخیص غیرمستقیم” اکسیژن اتمی (و همچنین یک تشخیص مستقیم منفرد که هرگز تایید نشد) منجر شده است. در حال حاضر، گروهی به رهبری هاینز-ویلهلم هوبرز (DLR، آلمان) با استفاده از مشاهدات تلسکوپ هوابرد ناسا و DLR SOFIA، اکسیژن اتمی را در روز و شب زهره شناسایی کرده‌اند. این تیم نتایج را در Nature گزارش می‌کند و نشان می‌دهد که تشخیص می‌تواند به ما کمک کند تا الگوهای گردش جوی زهره را بهتر درک کنیم و ماموریت‌های فضایی آینده به این سیاره را تکمیل کنیم.

برای دهه‌ها، ابزارهای ماهواره‌ای مانند ونوس اکسپرس که از سال 2006 تا 2014 به دور این سیاره می‌چرخید، درخشش هوای مادون قرمز مشخصه در سمت شب زهره را دریافت کرده‌اند. درخشش هوا از اکسیژن مولکولی منشا می‌گیرد و مدل‌های فتوشیمیایی نشان می‌دهد که اکسیژن مولکولی به نوبه خود غلظت اکسیژن اتمی را نشان می‌دهد.

بنابراین مدت‌ها تصور می‌شد که اکسیژن اتمی در اطراف زهره آویزان است که در اثر تخریب دی‌اکسید‌کربن توسط نور خورشید در روز ایجاد می‌شود. سپس بادها آن را به سمت شب منتقل می‌کنند. در واقع، با توجه به مقدار دی‌اکسیدکربن در جو (96.5%)، اکسیژن اتمی تقریباً باید در آنجا باشد.

تابش هوای زهره مدارگرد ونوس اکسپرس در سال 2006 از این سیاره در طول‌موج‌های مادون قرمز تصویربرداری کرد و درخشش هوای زهره (آبی) را به تصویر کشید. این درخشش هوا از اکسیژن مولکولی می آید. اگر اکسیژن مولکولی وجود داشته باشد، اکسیژن اتمی نیز باید وجود داشته باشد.

ESA / VIRTIS / INAF-IASF / Obs. de Paris-LESIA

اما برای طولانی‌ترین زمان، تنها یک رؤیت مستقیم وجود داشت که بیش از 20 سال پیش در کنار شب زهره با استفاده از رصدخانه کک در Mauna Kea، هاوایی انجام شد. طول‌موج‌های مادون قرمز دور برای گرفتن خطوط طیفی اکسیژن اتمی بهترین هستند، اما جو زمین بیشتر آنها را جذب می‌کند.

برای دریافت این طول‌موج‌ها، ستاره‌شناسان رصدخانه استراتوسفری برای نجوم فروسرخ (SOFIA) را طراحی کردند، تلسکوپی که بین سال‌های 2010 تا 2022 روی هواپیما کار می‌کرد. این تلسکوپ با ارتفاعی بالاتر از هر کوهی، بر فراز اتمسفر مسدودکننده فروسرخ زمین بلند شد تا همه انواع اجرام آسمانی، مانند مناطق ستاره‌ساز، دنباله‌دارها، سحابی‌ها، حتی نگاه کردن به مرکز کهکشان ما را ببیند.

در حالی که تلسکوپ از آن زمان بسته شده است، دو رصد مهم از زهره درست در اواخر دوره تصدی صوفیا و در واقع در همان پرواز انجام شد! اولین مورد عدم شناسایی فسفین بود، مولکولی که ممکن است اهمیت بیولوژیکی داشته باشد. مشاهده دوم مربوط به اکسیژن اتمی بود. این دو مطالعه در مورد زهره احتمالاً برخی از آخرین تحقیقاتی هستند که از صوفیه بیرون آمده‌اند.

گروه هوبرز 17 نقطه مختلف را در روز و شب زهره تجزیه و تحلیل کردند و به هر کجا که نگاه کردند، اکسیژن اتمی را یافتند. تمام مشاهدات ارتفاعات حدود 100 کیلومتری را بررسی کردند، منطقه‌ای که بین دو الگوی گردش جوی عظیم قرار گرفته است.

هوبرز توضیح می‌دهد که اکسیژن اتمی بسیار واکنش‌پذیر است. یعنی به سرعت در واکنش‌های شیمیایی دیگر ناپدید می‌شود. بنابراین حضور آن به ستاره‌شناسان کمک میکند تا نور شیمی را درک کنند که در حال حاضر در جو اتفاق می‌افتد.

محل اکسیژنی که آنها دیدند، بین دو میدان اصلی باد، نیز قابل توجه است. او می گوید: «این مانند یک کاوشگر است که به ما امکان می‌دهد الگوهای گردش بادها را در این لایه‌های جو بهتر بررسی کنیم.

اکسیژن اتمی در زهره توسط نوار بسیار باریکی از نور مادون قرمز خود را نشان می‌دهد. نحوه اعوجاج این نور می‌تواند به عنوان یک کاوشگر برای مشاهده جابجایی‌های داپلر مورد استفاده قرار گیرد و سرعت انتقال اکسیژن را بادها در سراسر سیاره نشان دهد. این به نوبه خود، امکان شناسایی بهتر سلول‌های گردش جو را فراهم می‌کند.

نتایج هوبر همچنین به خوبی با تشخیصهای غیرمستقیم قبلی مطابقت دارد و شواهد خوبی ارائه می‌کند که مدلهای گردش عمومی آنها و مدل‌هایی قابل اعتماد هستند که نحوه تولید اکسیژن در زهره را پیش‌بینی می‌کنند.

این مطالعه همچنین نشان دهنده عدم تشخیص فسفین توسط صوفیا است که مارتین کوردینر (دانشگاه کاتولیک آمریکا) و همکارانش در سال گذشته منتشر کردند. کوردینر می‌گوید: «برای مشاهدات بی‌نظیری مانند این، همیشه شک و تردیدی وجود دارد که در پس ذهن شما رخ می‌دهد. «آیا ابزار  به همان خوبی که ممکن بود کار می‌کرد؟ مشاهده اینکه آنها این تشخیص‌های بسیار قطعی و زیبا از اکسیژن را از زهره دریافت کرده اند بسیار دلگرم کننده است.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

ATOMIC OXYGEN DETECTED ON VENUS

BY: ARWEN RIMMER NOVEMBER 14, 2023 

https://skyandtelescope.org/astronomy-news/atomic-oxygen-detected-on-venus/