"ألغاز الزهرة" في انتظار ثلاث مهام فضائية

11 أكتوبر 2021

يتكهن العلماء بأن كوكب الزهرة هو المفتاح لإطلاق العنان لفهم صلاحية الكواكب للسكن.

بينما يبدو كوكب الزهرة من أجمل معالم السماء ليلًا، حتى أنه سمي على اسم إلهة الحب والخصوبة الرومانية، إلا أن الأبحاث تشير إلى رائحته كريهة عن قرب وتبدو مثل "البيض الفاسد"، ويمكن أن تذيب قطرات أمطاره الجسد، كما أن درجات حرارته المرتفعة تشعل الخشب والبنزين تلقائيًا. وعلى الرغم من هذه المشاهد التي تكشف بشاعته، إلا أن العلماء يشكون في أنه كان معتدلًا في درجات حرارته، وربما كان مغمورًا في المحيطات ومأهولًا، حتى أنه يوصف بكونه "شقيق الأرض".

في الوقت الذي ازدهرت فيه الحياة على الأرض، تراكمت كمية كارثية من الكربون في الغلاف الجوي لكوكب الزهرة، ما أدى إلى ظاهرة الاحتباس الحراري، جعلت الكوكب عبارة عن رخام قاتل، فما الذي جعل كوكب الزهرة يخطىء ويسير في هذا الإتجاه، على عكس الأرض؟. تقول "لوري جليز"، مديرة قسم علوم الكواكب في ناسا،: " لا أعرف أن كوكب الزهرة قد أخطأ.. أفضل القول أن الأرض سارت في الاتجاه الصحيح.. أو ربما لم يكن كوكب الزهرة هو العالم المائي الصديق للحياة الذي يتصوره بعض العلماء".

ومن أجل حسم هذه الأمور ستكشف ثلاث بعثات كوكبية، سيتم إطلاقها خلال العقد الحالي، ما إذا كان كوكب الزهرة يحتوي على محيطات سائلة، وإذا كان الأمر كذلك، فما مدى اتساعها ومدة استمرارها؟. وستعمل المهام الثلاث على رسم خريطة دقيقة لسطح الكوكب، والبحث عن علامات النشاط البركاني النشط، والنظر إلى باطن العالم، ومن خلال فهمنا لكوكب الزهرة الشقيق بشكل أفضل، ستساعدنا هذه المركبات الفضائية أيضًا على معرفة ما إذا كانت ملايين الكواكب الصخرية في مدارات تشبه كوكب الزهرة حول نجوم أخرى يمكن أن تكون صالحة للسكن.

يقول "ستيفن كين"، من جامعة كاليفورنيا،: "أعتقد حقًا أن كوكب الزهرة هو المفتاح لإطلاق العنان لفهم صلاحية الكواكب للسكن، فنحن دائمًا مهووسون بصلاحية السكن، وننسى طرح السؤال: ما الذي يجعل كوكبًا غير صالح للسكن؟ والزهرة يحمل الإجابة. لكن بعض ألغاز كوكب الزهرة لا يمكن الإجابة عليها من خلال هذا الأسطول الجديد من المهام، وستتطلب الأسئلة الرئيسة مثل مقدار النشاط الزلزالي المستمر تدقيقًا من قبل مركبات الهبوط طويلة العمر أو المركبات الجوالة، وهي آلات يجب أن تنجو من ظروف التكسير على سطح الكوكب. ويعمل العلماء بالفعل على تطوير التقنيات اللازمة لجعل مثل هذه الرحلات الطموحة ممكنة، واختبار الإلكترونيات والأجهزة الأخرى في غرف تحاكي درجات الحرارة والضغوط التي لا ترحم بالكوكب. وتقول جينيفر ويتن من جامعة تولين ، ونائبة الباحث الرئيسي في مهمة (فيريتاس فينوس) التابعة لناسا: "لا أستطيع تصديق وجود ثلاث بعثات ستُرسل إلى كوكب الزهرة.. سنحصل على الكثير من المعلومات، وأعتقد أن الخطوة التالية للأمام هي الهبوط على السطح."

أشقاء على دروب مختلفة

جذب تاريخ هذا الكوكب الجميل المثير للارتباك اهتمام علماء الفلك، منذ أن قاموا برصده لأول مرة في مشاهدهم التلسكوبية في القرن السابع عشر، وحتى الستينيات من القرن العشرين كان لدى العلماء بعض الأفكار الجامحة حول ما يمكن أن يعيش على الكوكب المجاور. يتذكر "فرانك دريك"، عالم الفلك الراديوي، كيف أن الكتب المدرسية في تلك الأيام أظهرت كوكب الزهرة كغابة استوائية، وكان ذلك معقولاً، حيث كان كوكب الزهرة أقرب إلى الشمس وبه غيوم، وكان يُعتقد أنه يشبه الأرض كثيرًا .ولكن بعد توجيه تلسكوب لاسلكي إلى الكوكب في عام 1961، استنتج "دريك" أن سطح كوكب الزهرة لم يكن قريبًا من المناطق المدارية، لقد كان محمصًا عند أكثر من 700 درجة فهرنهايت. وبعد فترة وجيزة، وجد أن درجة حرارة الكوكب كانت دائمًا مضبوطة على "الشواء"، حتى في الجانب الليلي، و كان ذلك غريباً ، لأن الزهرة نفسه يدور ببطء مذهل، فيوم الكوكب أطول من عامه، ويعادل 243 يومًا على الأرض، ويجب أن يكون الجانب الليلي أكثر برودة بعد أربعة أشهر تقريبًا بدون ضوء الشمس. عن ذلك يقول "دريك": "كانت تلك مفاجأة حقيقية، لقد أخبرنا أن طقس كوكب الزهرة لم يتغير حتى مع غياب ضوء الشمس".

وأكدت ملاحظات المتابعة حسابات "دريك" إضافة إلى التنبؤ المستقل الذي أجراه الفلكي الأميركي الشهير "كارل ساجان"، وسرعان ما اتضح أن كل شيء لم يكن على ما يرام تمامًا على الكوكب الذي يشار إليه أحيانًا بتوأم الأرض.

توصل العلماء الآن إلى أن الأرض والزهرة مستديران ومتشابهان في الحجم وربما في التركيب، ولكن هذا هو المكان الذي ينتهي فيه التشابه.

في حين أن الأرض معتدلة ومائية، فإن كوكب الزهرة يحترق ويعطش، ويبلغ متوسط درجة حرارة سطحه 860 درجة فهرنهايت، ويصل ضغط سطحه إلى 90 ضعف ضغط سطح الأرض، على غرار قوة السحق التي كنت ستشعر بها بحوالي 3000 قدم تحت الماء. في السماء تتدفق غيوم الأرض وتختفي، لكن سماء كوكب الزهرة ملبدة بالغيوم دائمًا، و خمسة وأربعون ميلاً من السحب الخانقة تحجب كل شيء ما عدا القليل من ضوء الشمس، وتهب رياح قوية في طبقاته العليا. هذا العالم الشيطاني بتلك المواصفات القاسية، هل كان دائما كذلك؟ .. يأمل العلماء في الإجابة على هذه الأسئلة في العقد المقبل.

ثورة الزهرة

رغم الكثير من الأسئلة التي يثيرها هذا الكوكب، لم يحظ باهتمام كبير مثل كوكب المريخ، ومنذ منتصف ستينيات القرن العشرين، استحوذ المريخ على غالبية التمويل لمهمات الكواكب الأميركية، وكانت آخر مرة أرسلت فيها وكالة ناسا مسبارًا لاستكشاف كوكب الزهرة في عام 1989، عندما انطلقت المركبة الفضائية "ماجلان" لرسم خريطة رادارية تقريبية لسطح الكوكب، ومنذ ذلك الحين، انطلقت 14 مركبة فضائية تابعة لناسا باتجاه المريخ. يقول "ستيفن كين" من جامعة كاليفورنيا، الذي كان يعمل في السابق بشكل أساسي على الكواكب الخارجية: "عندما انضممت لأول مرة إلى مجتمع كوكب الزهرة كنا مجتمعًا شديد النقص في البيانات.. لقد نظرنا بحسد كبير إلى زملائنا المهتمين بالمريخ، الذين بدا أنهم تلقوا كمًا كبيرًا من البيانات، في حين أن خرائط كوكب الزهرة لدينا كانت ناقصة للغاية".

وكان السوفييت لعقود من الزمان، المستكشفين الأساسيين للكوكب، وبدءًا من ستينيات القرن العشرين، أرسلوا العشرات من المركبات الفضائية، بعضها كان متجهًا إلى المدار، بينما تحول البعض الآخر سريعًا إلى سطح الكوكب .وفي عام 1975، فشلت مهمة إحدى مركبات الهبوط، وهي "فينيرا 9"، غير أنها قامت ببث بعض الصور للمناظر الطبيعية من كوكب الزهرة إلى الأرض، وهي الصور الأولى التي تم التقاطها من سطح كوكب آخر. يقول كين: "لقد كان مجرد مشهد غريب تمامًا.. لقد أصبحت مهووسًا بالزهرة عندما كنت طفلاً".

و في المجمل، قامت أربع مركبات فضائية سوفيتية بنقل الصور أثناء وجودها قصير العمر على هذا الكوكب، مما ألهم الفنانين لتخيل كيف يجب أن تبدو مركبة الهبوط على منظر طبيعي تحت الغيوم البرتقالية السيئة. وفي الآونة الأخيرة، كانت مركبات المدارات اليابانية والأوروبية تقوم بمسح الكوكب، كما تقوم الهند بتطوير مهمة جديدة لكوكب الزهرة، ولكن على مدار العامين الماضيين، كانت توجد في مدار كوكب الزهرة مركبة فضائية وحيدة فقط وهي: أكاتسوكي اليابانية.

بالنسبة للعديد من العلماء، كان هناك شعور بأن كوكب الزهرة قد نسي، وهو عالم كان دائمًا يثير شهية البحث المستمر عن الماء وعلامات الحياة ، ولكن الوضع تغير في يونيو 2021، حيث أعلن المدير المساعد لوكالة ناسا "توماس زوربوشن" عن بعثتين جديدتين على كوكب الزهرة كجزء من برنامج ديسكفري لوكالة الفضاء، وبعده أعلنت وكالة الفضاء الأوروبية أنها أيضًا ستطلق مركبة فضائية إلى كوكب الزهرة.

تُعرف بعثتا "ناسا" بالاختصارات "دا فينشي" و "فيريتاس" ، أما مهمة وكالة الفضاء الأوروبية فتعرف بـ "إينفيشن".

عندما سئل "لماذا الزهرة ولماذا الآن؟" قال "زوربوشن":" إن اختيار ناسا يرجع إلى عدد قليل من العوامل الرئيسية: نتائج علمية جديدة ومثيرة للاهتمام حول تاريخ مناخ كوكب الزهرة، وثروة من الكواكب التي تدور حول نجوم أخرى من المحتمل أن تكون خارج كوكب الزهرة، وتصميمات البعثات التي يمكن أن تحقق علمًا عظيمًا ضمن برنامج الاكتشاف، ميزانية محدودة ببضع مئات الملايين من الدولارات، تجعل من المناسب اختيار هذا الكوكب القريب".ويضيف "زوربوشن": " كوكب الزهرة هو الكوكب الساخن الجديد". و على الرغم من أن فريقًا من علماء الفلك أعلن مؤخرًا عن دليل مثير للجدل يتمثل في وجود غاز الفوسفين على كوكب الزهرة وهو علامة محتملة على وجود الحياة، فإن ز"وربوشن" يقول:" إن هذا الاكتشاف لم تلعب دورًا في تحديد مهام ناسا، فلم يتم تصميم أي من المهام الجديدة للبحث عن الفوسفين مباشرة، لكنها ستغير هذه المهام ما نعرفه عن ماضي كوكب الزهرة ومستقبله". وتقول "جليز"، التي بدأت حياتها المهنية كعالمة براكين قبل أن يثير كوكب الزهرة اهتمامها: "ستخلق هذه المهام الفضائية صورة رائعة وكاملة لكوكب الزهرة".

عالم جديد تمامًا

تبحر المهام الثلاثة إلى كوكب الزهرة في وقت لاحق من هذا العقد، ومن المرجح أن يتم إطلاق "دا فينشي" في عام 2029 وتطير بالقرب من كوكب الزهرة مرتين قبل أن تدخل المدار، وستقوم المركبة الفضائية بتصوير غيوم الكوكب وسطحه بأطوال موجية متعددة، لكن نجم المهمة عبارة عن مسبار ، سينزل برفق عبر غيوم كوكب الزهرة، ملتقطًا الصور التفصيلية الأولى للسطح من أعلاه قبل هبوط الطائرة.

وتقول نائب الباحث الرئيسي في "دا فينشي" "جيادا أرني"، من مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا،: " إنه مسبار كروي، بحجم كرة الشاطيء، وإذا نجا المسبار من الهبوط، يمكن أن يعمل لمدة تصل إلى 17 دقيقة على السطح، ولكن هذا ليس الهدف الأساسي، فهذه مجرد مهمة إضافية".

وأثناء وجوده ، يقوم مسبار التيتانيوم بأخذ عينات من الغلاف الجوي للكوكب، وعلى وجه الخصوص ، سوف يستنشق الغازات النبيلة - عناصر مثل الهليوم والزينون والكريبتون والأرجون - التي تبقى في هواء كوكب الزهرة. وستكشف هذه الغازات النبيلة عن مسار تكوين الكوكب، وتاريخ البراكين والتأثيرات العملاقة، وأصل مياهه، وسيولي المسبار أيضًا اهتمامًا وثيقًا بالكميات النسبية لذرات الهيدروجين العادية والثقيلة، والتي ستخبر العلماء بكمية الماء التي وصلت إلى الغلاف الجوي - وهو مفتاح لفهم ما إذا كان كوكب الزهرة يحتوي على محيطات. ويقول أرني: "على الرغم من أنه يمكننا شرح البيانات التي لدينا الآن بشأن المحيطات ، توجد نماذج أخرى تستبعد وجود محيطات، وإذا وجدنا دليلًا قويًا على المحيطات في الماضي ، قد يشير ذلك إلى أن القابلية للسكن قد تكون أكثر ثباتًا ، ويمكن أن توجد وتستمر على الكواكب التي كنا سنعتبرها غير صالحة للسكن".

وموقع هبوط المسبار، هي المنطقة المسماه "ألفا ريجو"، وهي أحد مناطق سطح الكوكب المجعدة والمشوهة ، التي تبدو مثل قطعة صغيرة من خشب، ، ويعتقد العلماء أن هذه التضاريس يمكن أن تكون بقايا قارات قديمة. وأحد الأسئلة الكبيرة حول هذه المنطقة المسماه بالفسيفساء – وهو وصف أطلقه عليها العلماء الروس في ثمانينيات القرن العشرين لأنها تشبه أرضيات الباركيه - هو ما إذا كانت مصنوعة من صخور الجرانيت أو الصخور البازلتية. بالنسبة الأرض، يتطلب الجرانيت الماء لتشكيل قشورنا القارية، بينما تتشكل الصخور البازلتية بواسطة البراكين، وستحاول المركبة "فيريتاس " مهمة ناسا الأخرى، حل هذا اللغز من خلال دراسة تكوين سطح كوكب الزهرة. ومن المدار، ستعمل فيريتاس أيضًا خرائط لحقل الجاذبية للكوكب، والتي ستساعد العلماء على دراسة البنية الداخلية للكوكب، وستراقب علاماتوجود براكين نشطة بالكوكب - وهي إحدى الطرق الرئيسية التي يشك العلماء في أن الكوكب يطلق الحرارة بها.

يتطلب تجميع التاريخ الجيولوجي للكوكب - والمستويات الحالية للنشاط - خرائط أفضل بكثير مما يمتلكه العلماء حاليًا، وستجمع "فيريتاس " قياسات طبوغرافية مفصلة للغاية للمناظر الطبيعية للكوكب، والتي تغطي أكثر من ثلاثة أضعاف مساحته، لإنشاء خرائط أفضل بكثير من تلك التي وفرتها مهمة ماجلان.

وستقوم "إيفشين" أيضًا بعمل خرائط مفصلة بشكل رائع لحوالي 25 % من سطح الكوكب، وهي الخرائط التي يقول "بيرن" إنها ستحدث ثورة في ما نعرفه عن التضاريس الغريبة وكأننا نتعرف على عالم جديد بالكامل.

تحدى السطح المنفجر

هذه المهام وغيرها من المهام السابقة لا تزال عالقة إلى حد كبير في مرحلة المدار، وكانت هناك محاولات سوفيتية لتحدى السطح المنفجر للزهرة بمركبات فضائية، ولم يدم أي من مركبات الهبوط السوفيتية لفترة طويلة وخسرت المعركة مع بيئة كوكب الزهرة، والرقم القياسي للاستمرار على سطح الكوكب هو 127 دقيقة ، الذي احتفظت به المركبة " فينيرا 13".

تتطلب الإجابة عن أسئلة حول طقس الكوكب، وكيفية تفاعل غلافه الجوي مع السطح، والتكوين الدقيق لذلك السطح، ونشاطه الزلزالي، مهمات سطحية طويلة العمر". وفي وكالة ناسا وفي أماكن أخرى، تعمل الفرق بالفعل على تطوير الإلكترونيات والأجهزة الأخرى التي يمكن أن تعمل في بيئة كوكب الزهرة القاسية، وهناك تحديان إضافيان هما اكتشاف كيفية تشغيل المسبار، بالنظر إلى ندرة الطاقة الشمسية تحت كل تلك الغيوم، وتصميم أنظمة اتصالات يمكنها إعادة الملاحظات إلى الأرض.

يقول "آلان مانتوث"، الأستاذ في الهندسة الكهربائية في جامعة أركنساس ومطور تقنيات الهبوط على الزهرة،: "ما زلنا بعيدين قليلاً.. لكننا نقترب كثيرًا." وقد طور مانتوث وكريميتش وزملاؤهما دوائر وترانزستورات من "كربيد السيليكون" يجب أن تعمل بشكل جيد على كوكب الزهرة، وصنعوا أيضًا مستشعرات من "نيتريد الغاليوم"، وهي مادة أخرى شبه موصلة مقاومة للحرارة ، وتوصلوا إلى كيفية تغليف تلك الإلكترونيات في أغلفة تقاوم الانهيار مثل علبة الصفيح تحت ضغط شديد. وتختبر الفرق أجهزتها في غرف تحاكي القسوة على سطح كوكب الزهرة، وستكون الخطوة الكبيرة التالية اختبار نموذج أولي صغير لمركبة هبوط الزهرة، التي أسموها "لليس" أو مستكشف النظام الشمسي طويل العمر في الموقع. وهذا المستكشف عبارة عن روبوت يبلغ وزنه 22 رطلاً تقريبًا مزود بمجموعة من أجهزة الاستشعار، وسيحاول البقاء لمدة 60 يومًا على الأقل على سطح الكوكب، ومن المحتمل أن يكون النموذج الأولى لهذا المستشعر جاهزًا بنهاية عام 2025.

المصدر: National geographic