آیا ابرهای زهره می‌توانند حیات را پشتیبانی کنند؟

هیچ چیز نمی‌تواند در سطح جهنمی این سیاره زنده بماند. اما هدف ماموریتهای جدید تعیین این امر می‌باشد که آیا قطرات موجود در جو می‌توانند مکانی را برای رشد میکروبها فراهم کنند یا خیر؟!

دانشمندان حدس می‌زنند که قطرات در ابرهای زهره به طور بالقوه می‌توانند زیستگاهی را تشکیل دهند که در آن اشکال حیات میکروبی می‌توانند رشد کنند. اعتبار: J. Petkowska

به نظر می‌رسد زهره آخرین جایی است که تا به حال به دنبال زندگی در ان می‌گردید که دارای دمای بسیار گرم است. اتمسفر غلیظ و مه آلود که قطرات اسید سولفوریک درآن می‌بارد و آتشفشان‌های بالقوه فعال که گدازه های داغ و گازهای خورنده را به بیرون می‌ریزند. اغلب آن را با رویاهای جهنم، منظره‌ای از آتش و گوگرد مقایسه می‌کنند.

با این حال، دانشمندان مدتها پیشنهاد کرده‌اند که مناطقی از جو زهره، در بالای سطح، ممکن است زیستگاهی برای زندگی فراهم کنند. این ایده‌ها با شک و تردید مورد استقبال قرار گرفته‌اند، اما در چند سال گذشته، شواهد و مدارکی روی هم انباشته شده‌اند که نشان می‌دهد واقعاً ممکن است منطقه‌ای قابل سکونت در آنجا وجود داشته باشد. اخیراً، گروهی از دانشمندان ادعا کردند که آنچه را که ممکن است شواهدی از موجودات زنده وجود داشته باشد، کشف کرده‌اند، شاید به شکل میکروبهای بسیار سازگار که در قطرات در هوای غلیظ و ابری شناور هستند.

نشانه‌های حیات احتمالی تاکنون همگی غیرمستقیم و اندک بوده‌اند، اما با هم تصویری را ایجاد می‌کنند که برخی از محققان می‌گویند ارزش بررسی بیشتر را دارد و به جای اینکه منتظر سیاستمداران و مدیران برای تایید یک ماموریت باشند، بودجه خصوصی برای ارسال یک کاوشگر به زهره با دو ماموریت دیگر در مراحل برنامه‌ریزی در سال 2025 به دست آورده‌اند.

ماموریت‌های میان‌مدت ستاره صبح به ناهید، ابرهای سیاره را برای شاخص‌های قابلیت سکونت مورد مطالعه قرار خواهند داد. در این تصویر هنری، یک کاوشگر با چتر نجات ممکن است 30 تا 60 دقیقه در بالا باقی بماند تا ویژگی‌هایی مانند ترکیب ابر را اندازه‌گیری کند. اعتبار: وستون بوکانان

نکات زندگی

دیوید گرینزپون، اختر زیست‌شناس در مؤسسه علوم سیاره‌ای می‌گوید که در دهه 1990 شروع به تعجب در مورد امکان حیات در زهره کرد. او با اشاره به فضاپیمایی که مجموعه‌ای از داده‌های راداری را برگرداند و تصویر ما از سیاره را متحول کرد، می‌گوید: «برای من، این به یافته‌های ماژلان مربوط می‌شد. ماژلان سطح جوانی را نشان داد که به شدت توسط آتشفشان تغییر شکل داده بود. او می‌گوید: «در واقع، «همه نوع نشانه‌هایی وجود داشت که احتمالاً در حال حاضر از نظر زمین‌شناسی فعال است». در ماه می سال جاری، شواهد جدید از آن تصاویر رادار قدیمی تغییرات واضحی را در شکل یک دریچه آتشفشانی نشان داد. گرینزپون می‌گوید: «دیدن این مثال بسیار متقاعدکننده از یک ویژگی ظاهراً آتشفشانی که در یک بازه زمانی کوتاه تغییر کرد، واقعاً به طور قابل‌توجهی به این موضوع می‌افزاید که زهره امروز کاملاً فعال است.

گرینسپون می‌گوید: داده‌های ماژلان همچنین وجود لایه‌ای در ابرها را تأیید می‌کند که «منطقه‌ای را نشان می‌دهد که نه تنها قابل سکونت است، بلکه دارای منابع انرژی و مواد مغذی است». او اضافه می‌کند که نشانه‌هایی از ناهنجاری‌های شیمیایی گیج‌کننده در جو وجود دارد، اگرچه «هیچ‌کدام از آن‌ها به اندازه‌ای محکم نیستند که شواهدی برای حیات در نظر گرفته شوند». او می‌گوید که برای سال‌ها، پیشنهادهای او در مورد امکان زندگی در آنجا، او را «صدای تنهایی در بیابان» ساخته بود.

سپس، در سال 2020، زمانی که تیمی از محققان به رهبری جین گریوز از دانشگاه کاردیف در ولز گزارش دادند که گاز فسفین را در ابرهای زهره شناسایی کرده‌اند، این ایده در کانون توجه قرار گرفت. روی زمین، فسفین محصول جانبی موجودات زنده است که توسط میکروبها در مردابها و داخل روده حیوانات تولید می‌شود.

این تیم هر مکانیزمی را که می‌توانستند فکر کنند که قادر به ساخت فسفین است را بررسی کردند و به این نتیجه رسیدند که هیچ کدام نمی‌تواند به جز حیات مقادیری را  که گزارش کرده‌اند را محاسبه کند. سارا سیگر، یکی از نویسندگان این مطالعه و دانشمند سیاره‌شناسی در MIT می‌گوید: «[این] گازی است که به بافت محیطی آن در زهره تعلق ندارد». «واقعاً نباید آنجا باشد. به نظر نمی رسد که توسط هیچ فرآیند شیمیایی یا فیزیکی که بتوانیم به آن فکر کنیم ساخته شده باشد. … این فقط با زندگی، یا با برخی شیمیهای دیگر مرتبط است که ما در حال حاضر نمی‌فهمیم.»

این ادعا همچنان بحث برانگیز است. بسیاری از دانشمندان این تشخیص را به عنوان یک سیگنال ضعیف در میان یک پس‌زمینه پر سر و صدا زیر سوال می‌برند، یا گمان می‌کنند که ممکن است مولکول متفاوتی باشد که در طول موج مشابهی جذب می‌شود. ناتالی کابرول، مدیر مرکز کارل ساگان برای مطالعه حیات در کیهان در موسسه ستی در کالیفرنیا، که بخشی از این مطالعه نبود، خاطرنشان می‌کند که این تشخیص دشوار بود. او می‌گوید چندین تیم مستقل وجود داشتند که به دنبال تأیید این یافته‌ها بودند “و برخی از آنها نتوانستند فسفین را پیدا کنند.”

این جدول زمانی نشان می‌دهد که چگونه یک ماموریت بالن به سمت زهره وارد جو می‌شود (سمت چپ)، با استفاده از چتر نجات قبل از باد کردن (وسط)، و بعداً مجموعه‌ای از مینی‌کاوشگرهای جوی (راست) را به آهستگی وارد می‌کند. مفهوم ماموریت فعلی این بالون را به مدت یک هفته در ارتفاع 32 مایلی (52 کیلومتری) نگه می‌دارد. اعتبار:  Astronomy: Roen Kelly, After Seager, S.; Petkowski, J.J.; Carr, C.E.; Grinspoon, D.H.; Ehlmann, B.L.; Saikia, S.J.; Agrawal, R.; Buchanan, W.P.; Weber, M.U.; French, R.; Et Al. Venus Life Finder Missions Motivation and Summary. Aerospace 2022, 9, 385. Https://Doi.Org/10.3390/ Aerospace9070385 (Cc By 4.0)

گرفتن پاسخ

سیگر و همکارانش از تلسکوپ‌های رادیویی مبتنی بر زمین برای رصد زهره و شناسایی آن‌ها استفاده کردند. اما حل سؤالاتی که آنها مطرح کرده اند احتمالاً نیاز به یک نمای نزدیک دارد.

سیگر تیمی متشکل از دوازده دانشمند از جمله گرینزپون را گرد هم آورده است. آنها مطالعه دقیقی انجام داده‌اند که به این نتیجه رسیده‌اند که شواهد کلی اکنون به اندازه کافی پیشنهاد می‌کنند و امکان یافتن حیات بیگانه در نزدیک‌ترین سیاره همسایه ما به قدری مهم است که زمان آن رسیده است که مأموریت‌های جدیدی را به زهره راه‌اندازی کنیم تا یک بار برای همیشه به این سؤالات پاسخ دهیم.

این گروه که در اصل تیم ماموریت ونوس لایف یاب بود و اکنون ماموریت‌های ستاره صبح به ونوس نامیده می‌شود، گزارش‌های متعددی را منتشر کرده است که شواهدی را تاکنون به همراه انواع ابزارهایی منتشر کرده‌اند که می‌توانند پاسخ‌های قطعی در مورد ترکیبات موجود در جو سیاره و منشأ آن‌ها ارائه کنند. آنها همچنین در مورد ماموریتهای مورد نیاز برای رساندن آن ابزار به زهره بحث می‌کنند و به آنها اجازه می‌دهد تا به اندازه کافی زنده بمانند تا داده‌های مفید را برگردانند. سیگر می‌گوید برای این منظور، تیم او بر روی سه مفهوم ماموریتی قرار گرفته‌اند. اولین ماموریت ستاره صبح که در حال حاضر تامین مالی شده و در دست ساخت است. از یک سیستم موشکی توسعه یافته خصوصی از شرکت Rocket Lab استفاده خواهد کرد. قرار است در ژانویه 2025 از نیوزلند پرتاب شود، چند ماه طول می‌کشد تا به زهره برسد، جایی که بسته ابزاری را برای فرو رفتن در جو و جمع‌آوری داده‌ها در هنگام سقوط منتشر می‌کند.

سیگر می‌گوید: «این اولین کاوشگر پس از تقریباً چهار دهه خواهد بود که به جو زهره می‌رود» و مأموریت داوینچی ناسا را شکست می‌دهد که قرار است در سال 2029 پرتاب شود. یک ساعت قبل از سقوط روی سطح، ما پنج دقیقه ارزشمند [برای جمع‌آوری داده‌ها] در لایه‌های ابری داریم.»

ماموریت آزمایشگاه موشکی به ناهید که قرار است در اوایل سال 2025 پرتاب شود و نزدیک شدن به مقصد خود را در مفهوم این هنرمند به تصویر می‌کشد، یک کاوشگر کوچک را حمل می‌کند که در اتمسفر زهره فرو خواهد رفت. اعتبار: French, R.; Mandy, C.; Hunter, R.; Mosleh, E.; Sinclair, D.; Beck, P.; Seager, S.; Petkowski, J.J.; Carr, C.E.; Grinspoon, D.H.; Et Al. Rocket Lab Mission to Venus. Aerospace2022,9,445. Https:// Doi.Org/10.3390/

ماموریت آزمایشگاه موشکی به ونوس اولین ماموریتی است که برای جستجوی مواد آلی در ابرها ساخته شده است. ابزار آن، Nephelometer Autofluorescence (AFN)، یک لیزر را بر روی ذرات ابر می‌تابد و باعث می‌شود هر مولکول آلی پیچیده درون فلورسانس شود. AFN همچنین نور لیزر منعکس شده از قطرات را اندازه‌گیری می‌کند تا اندازه و شکل کلی آنها را تعیین کند.

ماموریت پیشنهادی دوم محموله بسیار بزرگتری را حمل می‌کند و شامل یک کاوشگر است که با چتر نجات انداخته می‌شود یا بالونی که می‌تواند برای مدت طولانی‌تری در لایه‌های جوی مورد نظر شناور بماند. یکی از سوالات کلیدی که تیم امیدوار است در این ماموریت به آن بپردازد اسیدیته جو است. اندازه‌گیری‌های کنونی نشان می‌دهد که اسیدیته برای زنده ماندن هر موجود زنده‌ای بسیار بالاست. اما این مشاهدات مربوط به جو انبوه از دور هستند. در داخل ابرها، اسیدیته ممکن است بسیار متفاوت باشد. و برخی از قطرات در ابرها ممکن است نسبتا مهمان‌نواز باشند، که با محیط‌های اسیدی روی زمین قابل مقایسه هستند که از شکل‌های زندگی بسیار سازگار به نام اکستروموفیل پشتیبانی می‌کنند. این تیم در حال توسعه یک حسگر اسیدیته است که می‌تواند شرایط سخت زهره را کنترل کند تا دریابد که آیا چنین قطرات کم اسیدی وجود دارد یا خیر.

سوال دیگر این است که چه مقدار آب در لایه‌های ابر بالایی وجود دارد، جایی که فشار و دمای اتمسفر شبیه زمین است و به طور بالقوه پناهگاهی برای زندگی در بالای گرما و فشار شدید در سطح ایجاد می‌کند. تمام حیات شناخته شده به آب بستگی دارد، اما مقدار این ماده حیات بخش که تاکنون در زهره کشف شده بسیار کم است. برای حفظ حیات، باید مناطقی وجود داشته باشد که آب در آن بیشتر متمرکز باشد. هدف آشکارسازهای این کاوشگر تعیین وجود چنین غلظت‌هایی است.

هدف این ماموریت نیز اندازه‌گیری دقیق‌تر ترکیباتی مانند فسفین در ابرها خواهد بود. این تیم در حال کار بر روی تأمین بودجه برای این ماموریت چند مرحله ای بسیار بلندپروازانه‌تر، با فرصتهای پرتاب بین سالهای 2026 و 2031 است.

رابرت زوبرین، مهندس هوافضا و بنیانگذار انجمن مریخ می‌گوید: «فکر می‌کنم بالون‌ها راه درستی برای کشف زهره هستند. «آنها مزایای بسیار زیادی دارند. به دلیل جو غلیظ CO2، مکان بسیار آسانی برای پرواز بالن است. او می‌گوید طراحی بالونی که بتواند روزها یا هفته‌ها در سطوح منتخب جو زهره معلق باشد، دشوار نخواهد بود. انجمن مریخ قبلاً آزمایش طراحی خود از چنین بالونی را روی زمین آغاز کرده است.

سومین ماموریت در سری ستاره صبح به مراتب جاه‌طلبانه‌ترین ماموریت است. همچنین کم‌تعاریف‌تر باقی می‌ماند، اما هدف آن برگرداندن نمونه‌ای از ابرها به زمین برای تجزیه و تحلیل است، همان‌طور که خاک و سنگها در مریخ برای ماموریت بازگشت نمونه آتی جمع‌آوری می‌شوند. مفهوم فعلی نیاز به یک فضاپیما دارد که به دور زهره بچرخد و یک بالون را در جو مستقر کند تا مواد مایع و جامد را از لایه‌های ابر در هنگام فرود آن جمع‌آوری کند. سپس یک موشک کوچک حاوی نمونه‌ها از بالون برای قرار ملاقات با مدارگرد پرتاب می‌شود که برای ورود مجدد و جمع‌آوری به زمین بازمی‌گردد.

بلندپروازانه‌ترین و دورترین ماموریت بازگشت نمونه زهره یک سفر رفت و برگشت بین سیاره‌های ما انجام می‌دهد و نمونه‌ای از قطرات ابر را توسط یک بالون بازیابی می‌کند (قبل از بازگشت موشک برای دیدار با یک فضاپیمای در حال گردش که با محموله گرانبهای خود به زمین باز می‌گردد). اعتبار: Astronomy: Roen Kelly, After Seager, S.; Petkowski, J.J.; Carr, C.E.; Grinspoon, D.H.; Ehlmann, B.L.; Saikia, S.J.; Agrawal, R.; Buchanan, W.P.; Weber, M.U.; French, R.; Et Al. Venus Life Finder Missions Motivation and Summary. Aerospace 2022, 9, 385. Https:// Doi.Org/10.3390/Aerospace9070385 (Cc By 4.0)

یک ثروت علمی

این پیشنهادات تنها برنامه‌هایی برای بازگشت به زهره نیستند: در حال حاضر دو ماموریت ناسا (از جمله داوینچی) و یک ماموریت ESA برای دهه آینده برنامه‌ریزی شده‌اند، و هند و روسیه نیز تلاش‌هایی را در نظر گرفته‌اند. اما هیچ یک از اینها شامل ابزارهایی برای پاسخ به سؤالات کلیدی مربوط به امکان حیات یا قابلیت سکونت ابرهای زهره نمی‌شود.

سیگر می‌گوید: «از سه مأموریت بسیار گران‌قیمت دولتی که به زهره می‌روند، هیچ‌کدام از آنها ذرات ابر را مستقیماً بررسی نمی‌کنند. “این ایده از زندگی در زهره، برای سازمان‌های دولتی بزرگ بیش از حد تابو است.”

بسیاری از دانشمندان همچنان در مورد امکان حیات در زهره تردید دارند. کابرول می‌گوید که وقتی به کل تصویر نگاه می‌کنیم، یک توضیح زمین‌شناسی برای ناهنجاری‌های مشاهده‌شده – از جمله فسفین – «روشهای بسیار بیشتر و بسیار راحت‌تری از توضیح بیولوژیکی را بررسی می‌کند».

اما رازها در حال انباشته شدن هستند. علاوه بر فسفین، اخترشناسان امکان تشخیص آمونیاک را نیز فراهم کرده‌اند که همچنین گازی است که بدون مکانیسم تولید بیولوژیکی نباید در زهره وجود داشته باشد. سایر ناهنجاری‌ها شامل مقادیر ناچیز اکسیژن، دی اکسید گوگرد و بخار آب کمتر از آنچه مدل‌ها پیش‌بینی می‌کنند و نشانه‌هایی مبنی بر کروی نبودن قطره‌های ابر می‌باشند. قطرات همچنین ضریب شکست متفاوتی نسبت به اسید سولفوریک خالص نشان می‌دهند. سیگر می‌گوید این بدان معناست که باید ترکیب دیگری در داخل قطرات وجود داشته باشد (شاید حتی یک ماده لجنی). در نهایت، فرآیندی ناشناخته وجود دارد که نیمی از تمام نور فرابنفش خورشید را جذب می‌کند که به سیاره برخورد می‌کند.

سیگر می‌گوید در مجموع، به نظر می‌رسد ساده‌ترین توضیح برای همه این ناهنجاری‌ها این است که نوعی شکل حیات در حال تولید گاز آمونیاک است (همانطور که برخی میکروبها روی زمین انجام می‌دهند). او می‌گوید که این امکان واحد یک «اثر آبشاری» ایجاد می‌کند که تمام این مشکلات دیگر را حل می‌کند.

سیگر توضیح می‌دهد که اگر میکروب‌های جو زهره آمونیاک تولید کنند، این آمونیاک توسط قطرات اسید سولفوریک جذب می‌شود و اسیدیته شدید آن‌ها را تا حدی کاهش می‌دهد که برخی از موجودات زمین می‌توانند زنده بمانند. آمونیاک اضافه شده همچنین باعث می‌شود که قطرات دی‌اکسید گوگرد و بخار آب بیشتری جذب کنند که این امر تخلیه آن مواد در ابرها را توضیح می‌دهد. علاوه بر این، او می‌گوید: «با تغییر شیمی قطره، احتمالاً دیگر کروی نیست زیرا نوعی دوغاب نمک است». همچنین، تولید آمونیاک، اگر بیولوژیکی باشد، می‌تواند اکسیژن را به عنوان یک محصول جانبی ایجاد کند، «بنابراین ما فقط تمام آن [مشاهدات غیرعادی] را با هم گره می‌زنیم» تا در یک تصویر ثابت قرار گیرد که شامل میکروب‌های بلندپرواز در هوای زهره است.

او پیچیده‌ترین پیشنهادی ماموریت ستاره صبح به زهره، نمونه‌های ابر را توسط یک قوطی جمع‌آوری می‌کند که در بالای یک بالن حمل می‌شود. سپس این نمونه‌ها برای مطالعه دقیق در آزمایشگاه‌های زمینی به زمین بازگردانده می‌شوند. اعتبار: وستون بوکانان

کابرول می‌گوید که می‌تواند ایده یک منطقه قابل سکونت در زهره را بپذیرد، اما بعید می‌داند که این منطقه واقعاً مسکونی باشد. او خاطرنشان می کند در حالی که موجودات زنده در جو زمین وجود دارند، هیچ یک از آنها واقعاً در آنجا ساکن نیستند. آنها به سادگی از یک مکان به مکان دیگر منتقل می‌شوند. او می‌گوید که بعید به نظر می‌رسد آن‌ها بتوانند زنده بمانند و اکوسیستمی کاملاً در هوا ایجاد کنند، زیرا آن محیط بسیار ناپایدار خواهد بود.

با این وجود، کابرول از پیشنهادهای ماموریت تیم مورنینگ استار حمایت می‌کند، زیرا سوالات آنقدر مهم هستند که بدون پاسخ باقی بمانند. او می‌گوید: «چیزی که من دوست دارم این است که آنها اهداف علمی دارند که کاملاً با یک فرضیه علمی همسو هستند، و اهداف روشنی وجود دارد، با انواع چیزهایی که انتظار دارید ببینید و اگر آنها را نبینید به چه معناست. «این چیز خوبی است. … من فکر ‌می‌کنم که آنها رویکردی بسیار علمی و مستدل دارند.”

سیگر می‌گوید: «ما قطعاً شواهدی از شیمی پیچیده در جو داریم که فراتر از چیزی است که در حال حاضر می‌توانیم کنار هم بگذاریم. زندگی وجود داشته باشد یا نباشد، قطعاً چیز جالبی وجود دارد که ما نمی‌فهمیم.» و او می گوید تنها راه برای فهمیدن این است که به آنجا برویم.

نتایج یک موفقیت علمی خواهد بود. اگر واقعاً میکروب‌هایی در آسمان زهره می‌چرخند، پیدا کردن آنها به عنوان یکی از مهم‌ترین اکتشافات در تاریخ بشر – اولین کشف حیات بیگانه – رتبه بندی می شود و اگر وجود نداشته باشد، پس باید برخی از فرآیندهای ژئوشیمیایی منحصر به فرد و ناشناخته وجود داشته باشد تا این امضاهای شیمیایی غیرمنتظره ایجاد شود. کشف این فرآیندها می‌تواند برای درک چگونگی شکل‌گیری و تکامل سیارات سنگی نه تنها در منظومه شمسی، بلکه در سراسر کهکشان مهم باشد.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

Could the clouds of Venus support life?

By David L. Chandler | Published: September 1, 2023

https://www.astronomy.com/science/could-the-clouds-of-venus-support-life/