مروری بر تاریخچه اکتشافات سیاره زهره

سیاره زهره که با نام‌های ناهید و ونوس نیز شناخته می‌شود، از داغ‌ترین سیارات منظومه شمسی است که می‌توان آن را به جهنمی تشبیه کرد که در آن حتی سرب نیز ذوب می‌شود. بااین‌حال دانشمندان همواره علاقه دارند به این سؤال پاسخ دهند: آیا می‌توان حیات میکروبی در سیاره زهره یافت؟ تیم‌های تحقیقاتی متعددی درحال توسعه مأموریت‌هایی هستند که به کمک آن بتوانند حیات میکروبی در زهره را مورد مطالعه قرار دهند. در این مقاله مروری بر مأموریت‌هایی خواهیم داشت که با هدف کشف سیاره زهره پیش از این انجام شده‌اند و نیز مأموریت‌هایی که برای آینده برنامه‌ریزی می‌شوند.

سیاره زهره

زهره دومین سیاره از خورشید و نزدیک‌ترین سیاره به زمین است. این سیاره یکی از چهار سیاره درونی منظومه شمسی است که به آن‌ها سیارات زمینی (سنگی) می‌گویند. به این سیاره اغلب «دوقلوی زمین» می‌گویند؛ زیرا از نظر اندازه و چگالی مشابه زمین است. بااین‌حال، زمین و زهره دوقلوهای همسانی نیستند و تفاوت‌های اساسی بین آن‌ها وجود دارد.

اگرچه عطارد نسبت به زهره دوبرابر به خورشید نزدیک است و چهار‌برابر انرژی بیشتری دریافت می‌کند، اما زهره داغ‌ترین سیاره در منظومه شمسی است. دلیل آن چیست؟ جو (اتمسفر) غلیظ و دی‌اکسید‌کربن موجود در زهره سبب می‌شود اثر گلخانه‌ای در آن شدت یابد. دمای متوسط سطح زهره ۴۷۰ درجه سانتی‌گراد است که واقعاً دمای بالایی محسوب می‌شود.

با توجه به ویژگی‌های بیان‌شده، این سیاره محلی مناسب برای حیات نیست؛ اما همیشه این‌طور نبوده است. دانشمندان گمان می‌کنند این سیاره احتمالاً برای دو میلیارد سال – در اوایل شکل‌گیری منظومه شمسی – حاوی آب مایع بوده است. آب نیز پارامتر اصلی تشکیل حیات است. بااین‌حال دانشمندان نمی‌دانند زهره چطور از یک سیاره بالقوه قابل سکونت به جهنم کنونی تبدیل شده است.

سیاره زهره از اولین سیاراتی بود که توسط فضاپیماهای زمین مورد مطالعه قرار گرفت. شرایط سطح زهره به‌گونه‌ای است که کاوشگر نمی‌تواند دوام زیادی آورد؛ اتمسفر آن پنجاه‌برابر متراکم‌تر از زمین است و دما به‌اندازه‌ای بالاست که فلزات ذوب می‌شوند. بااین‌حال، دانشمندان طبق مطالعات مداری خود ادعا می‌کنند زهره پیش از این از اقیانوس‌های عمیقی تشکیل شده بود که احتمالاً محیط مناسب برای ایجاد حیات را فراهم می‌کردند.

دانشمندان با مطالعه زهره می‌توانند دریابند که چگونه سیارات زمین‌مانند در طول زمان تغییر می‌کنند و حیات در آن‌ها رو به نابودی می‌رود. با مدل‌سازی آب‌و‌هوای زمین در قیاس با تغییرات زهره، می‌توان عوامل خطر انقراض حیات در زمین را برطرف کرد.

اکتشافات پیشین

دهه شصت و هفتاد میلادی

زهره اولین سیاره‌ای بود که توسط یک فضاپیما مورد مطالعه قرار گرفت. از آغاز عصر فضا درمجموع ۲۳ مأموریت با موفقیت به مطالعه این سیاره پرداخته‌اند (از میان ۴۱ مأموریتی که پرتاب شده‌اند، با احتساب همه مأموریت‌هایی که حتی از کنار زهره عبور کرده‌اند، بدون اینکه هدف آن‌ها مطالعه این سیاره باشد). این میزان موفقیت بسیار بیشتر از مأموریت‌های موفقیت‌آمیز سیاره مریخ است.

در سال ۱۹۶۲، فضاپیمای «ماینر ۲» ناسا برای اولین‌بار در فاصله ۳۵۰۰۰ کیلومتری این سیاره پرواز کرد و دریافت که زهره سیاره‌ای بسیار داغ و بدون میدان مغناطیسی است. این کاوشگر همچنین دریافت سیاره زهره چرخش آهسته‌ای به دور خود دارد.

در طول سه سال بعدی، جماهیر شوروی با تمرکز روی مطالعه این سیاره و ارسال کاوشگرها و فضاپیماهای مختلف اطلاعات دیگری به‌دست آورد. البته لازم به ذکر است بیشتر کاوشگرهایی که شوروی در تلاش‌های اول خود به فضا می‌فرستاد، گم می‌شدند. از این دسته می‌توان به مجموعه کاوشگرهای «Venera» اشاره کرد.

بااین‌حال، در سال ۱۹۶۷، کاوشگر «Venera 4» موفق شد اولین داده‌ها در سطوح پایین‌تر جو – فاصله حدودی ۲۵ تا ۵۵ کیلومتری – ارسال کند. به کمک این داده‌ها تأیید شد که ترکیب غالب اتمسفر سیاره زهره کربن‌دی اکسید است.

پس از دو تلاش دیگر، شوروی سرانجام «Venera 7» را در سال ۱۹۷۰ با استفاده از چتر نجات روی سطح این سیاره فرود آورد. این اولین وسیله نقلیه خودکاری بود که انسان در سیاره دیگری فرود می‌آورد. این کاوشگر به مدت ۲۳ دقیقه موفق به ارسال داده‌هایی شد که دانشمندان به کمک آن‌ها موفق شدند دمای دقیق سطح سیاره و فشار آن را اندازه بگیرند. دمای سطح ۴۷۴ درجه سانتی‌گراد و فشار ۹۰ بار بود که معادل فشار هزار متری زیر آب در زمین است.

در سال ۱۹۷۴ کاوشگر آمریکایی «Mariner 10» اولین تصاویر از راه دور را با اشعه فرابنفش از سیاره زهره ثبت کرد و حرکات عجیب جو را مورد مطالعه قرار داد. این کاوشگر همچنین چرخش سریع لایه‌های جو را برای اولین‌بار به نمایش گذاشت. سال بعد شوروی با عکس‌های سیاه‌سفیدی که از سطح سیاره منتشر کرد، به دستاورد بزرگ دیگری دست یافت. این تصاویر توسط کاوشگرهای «Venera 9» و «Venera 10» فرستاده شده بودند (کاوشگرهای آهنین حیرت‌انگیز که موفق شدند در دمای مذکور حدود یک ساعت زنده بمانند و اطلاعات را به زمین مخابره کنند).

چهار سال بعد ناسا با مأموریت «گالوانیزه» مجدداً درصدد مطالعه سیاره زهره برآمد. این یک مأموریت دوگانه و پیچیده در سال ۱۹۷۸ بود که در آن «Pioneer Venus 1» و «Pioneer Venus 2» را ترکیب کردند که درحقیقت یک مدارگرد با چندین فرودگر بود تا لایه‌های جوی و ترکیبات سطح را به‌طور کامل مطالعه کنند. داده‌های گرفته‌شده نشان دادند علاوه بر کربن‌دی‌اکسید، SO2 و H2SO4 از ترکیبات اصلی لایه‌های اصلی اتمسفر این سیاره هستند.

این مأموریت همچنین اولین بررسی راداری سیاره را تکمیل کرد و به کمک آن آتشفشان‌های سطح این سیاره را به نمایش گذاشت.

در طول‌ این سال‌ها، جماهیر شوروی نیز در تلاش برای کشف بیشتر بود. آن‌ها در سال ۱۹۷۸ «Venera 11» و «Venera 12» را به فضا فرستادند و نیمکره جنوبی سیاره زهره را مطالعه کردند. داده‌های جمع‌آوری‌شده از این دو مأموریت به مدت دو سال تجزیه‌وتحلیل شدند.

در ادامه، «Venera 13» و «Venera 14» در سال ۱۹۸۲ موفق شدند اولین تصاویر رنگی از سطح زهره را تهیه کنند. یک ربات نیز نمونه‌هایی را از ناحیه فرود فرودگرها جمع‌آوری کرد که به‌عنوان بازالت مورد تجزیه‌وتحلیل قرار گرفتند.

دهه هشتاد میلادی و ادامه اکتشافات سیاره زهره

دهه هشتاد میلادی عصر طلایی اکتشافات زهره برای شوروی بود. دانشمندان روس با موفقیت‌هایی که درزمینه مطالعه سیاره زهره حاصل می‌شد، از ناکامی‌های خود در ارسال فضاپیما به مریخ چشم‌پوشی می‌کردند. در همین راستا، «Venera 15» و «Venera 16» در سال ۱۹۸۳ موفق شدند نقشه‌برداری راداری از نیمکره شمالی سیاره را آغاز کنند.

در سال ۱۹۸۵ نیز دو کاوشگر به نام‌های «Vega 1» و «Vega 2» به جو زهره پرتاب شدند تا بادهای سطح سیاره را مطالعه کنند. این کاوشگرها همچنین قادر بودند نمونه‌های خاک را تجزیه‌وتحلیل کنند.

دهه نود میلادی

آخرین مأموریت بزرگ سیاره زهره به سال ۱۹۸۹ بازمی‌گردد که در آن مدارگرد «ماژلان» توسط شاتل «آتلانتیس» به فضا رفت. ابزار اصلی ماژلان راداری بود که از سال ۱۹۹۰ تا ۱۹۹۴ موفق به نقشه‌برداری با وضوح بالا از ۹۸ درصد سطح سیاره شد.

به‌دلیل وجود ابرهای غلیظ، دیدن سطح زهره بدون رادار غیرممکن بود. ماژلان نتایج بسیار مهمی در مورد توپوگرافی سطح، فعالیت صفحات زیرین و آتشفشان‌های اخیراً فعال زهره به دانشمندان داد. این مدارگرد نشان داد که تمام دهانه‌های برخوردی سیاره طی ۷۰۰ میلیون سال گذشته تشکیل شده‌اند.

این نشان می‌دهد که سطح زهره به‌طور کامل توسط یک رویداد آتشفشانی که در سراسر سطح آن رخ داده، تغییر شکل داده است؛ اما جزئیات این رخداد هنوز مورد بحث است.

ماژلان هیچ نشانه‌ای از صفحات تکتونیک پیدا نکرد. در زمین صفحات تکتونیک درحقیقت صفحات تشکیل‌دهنده پوسته بیرونی هستند که روی لایه گوشته می‌لغزند و اجازه می‌دهند گرمای داخل زمین (گرمای آتشفشان‌ها) از میان آن‌ها عبور کند و به سطح بیاید. فقدان این صفحات در سیاره زهره به این معنا است که آتشفشان‌های روی سطح آن به نحو متفاوتی عمل‌ می‌کنند.

در ادامه مأموریت‌های مطالعه سیاره زهره، در سال ۲۰۰۶ آژانس فضایی اروپا مدارگرد «ونوس اکسپرس» را به فضا پرتاب کرد. این مدارگرد با مشاهده نقاط داغ روی سطح و تغییر میزان دی‌اکسید‌گوگرد در جو این سیاره در طول شش سال، اطلاعات ارزشمندی از آتشفشان‌های این سیاره جمع‌آوری کرد. ونوس اکسپرس همچنین سنگ‌های گرانیت‌مانندی در سراسر سیاره کشف کرد که برای شکل‌گیری به آب مایع نیاز دارند و همین مسیٔله ایده وجود اقیانوس‌ها در گذشته، در این سیاره را قوت بخشید.

پس از این تلاش‌ها، برنامه‌های فضایی روی مطالعه سیاره مریخ با هدف یافتن سیاره‌ای برای ادامه حیات متمرکز شدند و زهره تقریباً به دست فراموشی سپرده شد.

مطالعه سیاره زهره، همین حالا!

درحال‌حاضر فضاپیمای «آکاتسوکی» ژاپن تنها کاوشگری است که به دور زهره می‌چرخد. این فضاپیما اتمسفر زهره را در فرکانس‌های نوری که چشم انسان قادر به دیدن آن نیست، مطالعه می‌کند. این داده‌ها به دانشمندان کمک می‌کنند تصویر بهتری از آنچه در بالای سطح سیاره رخ می‌دهد، به‌دست آورند.

مأموریت‌های آینده

ناسا قصد دارد در سال‌های ۲۰۲۸ تا ۲۰۳۰ مأموریتی را با نام «داوینچی» و با هدف مطالعه سیاره زهره انجام دهد. این مأموریت از یک مدارگرد و یک کاوشگر فرود جوی تشکیل شده است. طبق برنامه‌ریزی‌های انجام‌شده، کاوشگر با دقت بالای خود قادر خواهد بود گازهای جو سیاره زهره را ردیابی و اندازه‌گیری کند. با مطالعه این گازها می‌توان دریافت اقیانوس‌های این سیاره که حالا از بین رفته‌اند، چقدر آب داشته و برای چندین سال وجود داشته‌اند.

علاوه‌براین، در دهه ۲۰۳۰ مدارگرد «VERITAS» ناسا به فضا پرتاب خواهد شد. این مدارگرد با ابزاری به نام «InSAR» که طیف‌سنجی می‌کند، اولین فضاپیمای ناسا خواهد بود که از دهه ۱۹۹۰ به کاوش زهره می‌پردازد. VERITAS دارای راداری با وضوح صد برابر بیشتر از ماژلان خواهد بود. این امر به دانشمندان کمک می‌کند تا ساختار سطح سیاره و نحوه تکامل آن تا حالت کنونی را بهتر مطالعه کنند. با چرخش VERITAS به دور زهره، دانشمندان امیدوارند دریابند چطور زهره پتانسیل خود برای تبدیل‌شدن به یک سیاره شامل حیات را از دست داده است. آن‌ها همچنین امیدوارند بتوانند به کمک داده‌های این مدارگرد دلیل عدم وجود صفحات تکتونیک در سیاره زهره را دریابند.

مأموریت «EnVision» آژانس فضایی اروپا در ادامه مأموریت‌هایی است که ذکر کردیم و زودتر از سال ۲۰۳۱ پرتاب نخواهد شد. این مدارگرد پس از کاوش در بالای جو سیاره، یک کاوشگر روی سطح فرود می‌آورد. در این فرود یک‌ساعته، کاوشگر هزاران اندازه‌گیری انجام می‌دهد و تصاویری از سطح تهیه می‌کند. احتمالاً این کاوشگر به‌دلیل دمای بسیار زیاد سطح سیاره زهره جان سالم به‌در نبرد، اما می‌تواند اطلاعات ارزشمندی را به زمین مخابره کند. در این مأموریت نمایی جامع و کلی از سیاره زهره، از هسته تا اتمسفر آن ارایٔه خواهد شد.

در همین راستا، کشور هند نیز قصد دارد مدارگردی با نام «Shukrayaan» را با هدف مطالعه سیاره زهره به فضا بفرستد. این مدارگرد که مجهز به رادار و دوربین مادون قرمز برای نقشه‌برداری از سطح است، طبق برنامه‌ریزی‌های انجام‌شده، در سال ۲۰۲۴ پرتاب خواهد شد. Shukrayaan به مدت چهار سال این سیاره را از فاصله ششصد کیلومتری مطالعه می‌کند. این فضاپیما که قابلیت حمل محموله‌ تا وزن صد کیلوگرم را دارد، ابزارهای علمی ساخت هند و سایر کشورها مانند فرانسه و روسیه را حمل خواهد کرد. یکی از این ابزارها «VIRAL» نام دارد که درحقیقت گازهای جوی زهره را در فروسرخ مطالعه می‌کند.

سؤالات متداول