* دانشمندان به کمک ماهواره‌ی ونوس اکسپرس سازمان فضایی اروپا (ESA) برای نخستین بار چگونگی ارتباط مستقیم میان الگوهای آب و هوایی در لایه‌های ابری چگال ناهید، و پستی و بلندی سطح آن را نشان داده‌اند. ابرهای ناهید شاید بتوانند به جای آن که سد مشاهدات ما شوند، بینش‌هایی از آنچه در زیرشان نهفته است به ما دهند.
ناهید
بی‌اندازه داغست. دلیل این داغی وجود
اثر گلخانه‌ای بسیار بالایی است که دمای سطح آن را تا ۴۵۰ درجه‌ی سانتیگراد بالا برده‌اند. شرایط در سطح این سیاره نه تنها خشن، بی‌رحم، و داغ است، بلکه کم‌نور نیز هست، زیرا ابرهایش مانند پتویی کلفت، به طور کامل آن را پوشانده‌اند. بادهای سطحی کم‌سرعتند و به سختی، با سرعت‌هایی نزدیک به ۱ متر بر ثانیه به پیش می‌روند- سرعتی که بیشتر از سرعت یک قدم زدن آرام نیست.
ولی اگر خواهر سیاره‌ایمان را از دورتر نگاه کنیم چیز دیگری خواهیم دید: تنها یک پوشش ابری هموار و درخشان. این ابر یک لایه به ضخامت ۲۰ کیلومتر است که میان ۵۰ و ۷۰ کیلومتری سطح جای گرفته، و با دمای میانگین حدود ۷۰ درجه‌ی سانتیگراد زیر صفر، بسیار سردتر از زیرش است. این دما همسان با دمای قله‌ی ابرهای زمین (بالاترین بخش ابرها) است. لایه‌ی بالایی این ابرها همچنین آب و هوای خشن‌تری نیز دارد؛ بادها در آنجا صدها برابر سریع‌تر از ابرهای روی سطح می‌وزند. سرعت این بادها حتی از چرخش خود ناهید هم بیشتر است، پدیده‌ای که به نام "اَبَر-چرخش" (super-rotation) شناخته شده.
با آن که این ابرها جلوی دید ما از سطح ناهید را گرفته‌اند و تنها می‌توانیم با بهره از
رادار یا نور
فروسرخ زیرشان را
ببینیم، ولی شاید کلید برخی از رازهای ناهید را بتوان در آنها پیدا کرد. به گمان دانشمندان، الگوهای آب و هوایی که قله‌ی ابرهای ناهید را موجدار کرده از مکان‌نگاری (نقشه‌ی پستی و بلندی) سطح زیر پایشان تاثیر می‌گیرد. آنها نشانه‌های این پدیده را یافته‌اند ولی -تا امروز- تصویر کاملی از سازوکار احتمالی آن نداشتند.
اکنون دانشمندان با بهره از مشاهدات ماهواره‌ی ونوس اکسپرس سازمان فضایی اروپا با بررسی سه جنبه از آب و هوای ابری ناهید، شناخت ما از اقلیم این سیاره را تا حد بسیاری بالا برده‌اند. این سه جنبه عبارتند از: سرعت چرخش بادهای ناهید، میزان آب‌های به دام افتاده در ابرهای آن، و میزان درخشندگی این ابرها در سراسر طیف (به طور ویژه نور
فرابنفش).
ژان-لو برتو از آزمایشگاه
LATMOS نزدیک
ورسای فرانسه، و نویسنده‌ی اصلی این پژوهش تازه می‌گوید: «یافته‌های ما نشان می‌دهند که هر سه جنبه -بادها، محتوای آب، و همنهش ابرها- به گونه‌ای با ویژگی‌های "خود سطح" ناهید ارتباط دارند. ما از مشاهدات فضاپیمای ونوس اکسپرس در یک دوره‌ی شش ساله -۲۰۰۶ تا ۲۰۱۲- بهره جستیم که به ما اجازه دادند الگوهای آب و هوایی بلندمدت‌ترِ این سیاره را بررسی کنیم.»
ناهید با استانداردهای زمین سیاره‌ای بسیار خشک است، ولی در
هوایش، به ویژه زیر لایه‌ی ابری آن مقداری آب به حالت بخار وجود دارد. برتو و همکارانش قله‌ی ابرهای سیاره را در بخش فروسرخ طیف بررسی کردند و با این کار توانستند به جذب نور خورشید توسط بخار آب پی برده و مقدار آن در هر نقطه‌ی قله‌ی ابرها (بلندای ۷۰ کیلومتری سطح) را اندازه بگیرند.
آنان پی بردند که منطقه‌ای ویژه در ابر، نزدیک
استوای هست که دارد بیش از پیرامونش بخار آب گرد می‌آورد. این منطقه‌ی "نمدار" درست بر فراز یک رشته کوه به نام زمینه‌ی آفرودیته (
Aphrodite Terra) با بلندی ۴۵۰۰ متر جای دارد. به نظر می‌رسد این پدیده توسط هوای پُرآبِ بخش‌های پایین‌ترِ جَو، بر فراز کوه‌های آفرودیته به وجود آمده که توسط این کوه‌ها رو به بالا رانده می‌شود. این یافته باعث شد پژوهشگران نام این پدیده را "چشمه‌ی آفرودیته" بگذارند.
در همین راستا، دانشمندان از ونوس اکسپرس برای دیدن این ابرها و دنبال کردن سرعت‌های آنها در نور فرابنفش کمک گرفتند. آنان دریافتند که ابرهای پایین دست این چشمه نسبت به جاهای دیگر بازتابِ فرابنفش کمتری دارند، و همچنین سرعت ابرهای روی کوهستان آفرودیته حدود ۱۸ درصد کُندتر از مناطق پیرامون است.
به گفته‌ی برتو و همکارانش، توضیح هر سهی این عوامل می‌تواند تنها یک سازوکار باشد که توسط جو چگال ناهید پدید آمده.
برتو می‌گوید: «هنگامی که بادها به آرامی روی سطح، در دامنه‌های کوهستان می‌وزند، چیزی به نام "
امواج گرانش" تولید می‌کنند. این امواج با وجود نامشان، هیچ ارتباطی به
امواج گرانشی اخترفیزیکی که موج‌هایی در بافت فضا-زمان‌اند ندارند، و یک پدیده‌ی مربوط به شاره‌ها (در اینجا جَو) هستند که اغلب در بخش‌های کوهستانی زمین هم رخ می‌دهند. بخواهیم ساده بگوییم، این امواج زمانی پدید می‌آیند که هوا به خاطر پستی و بلندی سطح بالا و پایین رفته و موجدار می‌شود. این موج‌ها سپس رو به بالا گسترده شده و هر چه بالاتر می‌روند، بزرگ و بزرگ‌تر می‌شوند تا این که درست زیر قله‌ی ابر می‌شکنند، مانند امواج دریا روی خط ساحل.» [
ببینید: * نمای ماهواره ای از امواج چگالی هوا]
این موج‌ها هم‌زمان با شکسته شدن، با بادهای پرسرعت فرازهای بالا روبرو شده و از سرعت آنها می‌کاهند؛ یعنی بادهای روی بلندی‌های آفرودیته همواره کندتر از جاهای دیگر هستند.
با این وجود، این بادها دوباره شتاب گرفته و به سرعت معمول خود در پایین دست زمینه‌ی آفرودیته بر می‌گردند و این حرکت رفتاری مانند پمپ هوا پیدا می‌کند. گردش باد یک حرکت رو به بالا در هوای ناهید پدید می‌آورد که هوای پرآب و مواد تیره در نور فرابنفش را با خود از زیر قله‌ی ابرها به سطح لایه‌ی ابری جابجا کرده و "چشمه‌ی" دیده شده و همچنین یک توده‌ی بلند بخار آب در راستای مسیر باد را پدید می‌آورد.
برتو می‌گوید: «ما چند دهه است که می‌دانیم هوای ناهید در بر دارنده‌ی یک ماده‌ی رازگونه‌ی فرابنفش-آشام (جذب کننده‌ی نور فرابنفش) است، ولی هنوز نتوانسته‌ایم چیستی‌اش را شناسایی کنیم. این یافته به ما کمک می‌کند کمی درباره‌ی آن و رفتارش بیشتر بدانیم- برای نمونه، این را فهمیدیم که زیر قله‌ی ابرها پدید می‌آید و همچنین این که گردش باد، مواد فرابنفش-آشام را رو به بالا و به سوی قله‌ی ابرها می‌راند.»
دانشمندان تاکنون این را حدس زده بودند که حرکت‌های رو به بالایی در جو ناهید در سرتاسر استوای آن وجود دارد که در اثر گرمایش بیشترِ خورشید پدید آمده. یافته‌ی تازه این را هم نشان می‌دهد که مقدار آب و مواد فرابنفش-آشامی که در ابرهای ناهید یافته شده در مناطق ویژه‌ای از استوای سیاره به شدت بیشتر است. مارکویچ می‌گوید: «دلیل این مساله کوه‌های سطح ناهیدند که آن موج‌های بالارونده و گردش بادها که مواد را از پایین به بالا می‌کشند را پدید می‌آورند.»
پی بردن به این که
مکان‌نگاری سطح ناهید (پستی و بلندی آن) می‌تواند تاثیر چشمگیری بر گردش هوایش بگذارد افزون بر آن که به ما کمک می‌کند ناهید را بهتر بشناسیم، پیامدهایی هم برای شناخت ما از ابَر-چرخش‌ها و به طور کلی آب و هواهای سیاره‌ای دارد.
هوکن سویدم، دانشمند پروژه‌ی ونوس اکسپرس از ESA می‌گوید: «این بی‌شک "مدل‌های گردش عمومی" (
GCM) کنونی ما را با چالش روبرو می‌سازد. با این که مدل‌های ما وجود یک پیوند میان مکان‌نگاری و شرایط اقلیمی را تایید می‌کنند، ولی معمولا الگوهای آب و هوایی پایداری که با ویژگی‌های مکان‌نگاشتی سیاره مرتبط باشند را به وجود نمی‌آورند. این نخستین بارست که چنین ارتباطی به روشنی روی ناهید نشان داده می‌شود- و این یک دستاورد بزرگ است.»
فضاپیمای ونوس اکسپرس از سال ۲۰۰۶ تا ۲۰۱۴ به کار در مدار ناهید ادامه داد و پس از آن روند کاهش مدار و ورود به جو ناهید را آغاز کرد. در ۱۶ دسامبر همان سال، دانشمندان پایان ماموریت ونوس اکسپرس را اعلام کردند.
این پژوهش توسط برتو و همکارانش و با بهره از مشاهدات چند سالهای انجام شد که ونوس اکسپرس به کمک "دوربین دیده‌بانی ناهید" خود (
VMC) -برای بررسی سرعت بادهای ناهید و درخشش فرابنفش ابرهای آن- و
طیف‌سنج SPICAV خود -برای بررسی مقدار بخار آب درون ابرها- انجام داده بود. SPICAV کوتاه شده‌ی "
طیف‌بینی برای کاوش ویژگی‌های هوای ناهید" است.
سویدم می‌گوید: «این پژوهش بدون دیده‌بانی اعتمادپذیر و بلندمدت ناهید توسط ونوس اکسپرس که در چندین بخش از طیف نور انجام شد امکام‌پذیر نبود. داده‌هایی که در این پژوهش از آنها بهره گرفته شد در مدت چند سال گرد آمده بود. مهم‌تر این که آگاهی بیشتر درباره‌ی الگوهای گردش جوی ناهید می‌تواند به ما کمک کند تا دایره‌ی شناسایی آشامنده‌ی رازگونه‌ی فرابنفشِ این سیاره را تنگ‌تر کنیم، بنابراین می‌توانیم با هوا و اقلیم این سیاره به طور کلی بیشتر آشنا شویم.»
در همین زمینه: * راز افزایش سرعت بادهای ناهید
--------------------------------------------
کانال تلگرام یک ستاره در هفت آسمان:
واژه نامه:
ESA - Venus Express - Venus - topography - greenhouse - planet - Earth - super-rotation - spectrum - ultraviolet - Jean-Loup Bertaux - LATMOS - Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales - Versailles - France - infrared - water vapour - equator - Aphrodite Terra - fountain of Aphrodite - Wojciech Markiewicz - Max-Planck Institute - Solar System Research - Göttingen - Germany - gravity wave - gravitational wave - cloud-top - air pump - General Circulation Model - Håkan Svedhem - Venus Monitoring Camera - VMC - SPICAV - spectrometer - Spectroscopy for Investigation of Characteristics of the Atmosphere of Venus
Posts
