القائمة الرئيسية

الصفحات

مادة كيميائية لا ينبغي أن تكون موجودة في الغلاف الجوي لكوكب الزهرة






اليوم ، أعلن الباحثون أنهم لاحظوا مادة كيميائية في الغلاف الجوي لكوكب الزهرة ليس لها أن تكون هناك. المادة الكيميائية ، الفوسفين (ذرة الفوسفور مرتبطة بثلاثة هيدروجين) ، لا يجب أن تكون مستقرة في الظروف الموجودة في الغلاف الجوي لكوكب الزهرة ، ولا توجد طريقة واضحة لكيمياء الكوكب لتكوين الكثيرمن هذه المادة.




هذا يؤدي إلى الكثير من التكهنات حول احتمال الحياة بطريقة ما في الغلاف الجوي العلوي لكوكب الزهرة. لكن الكثير عن هذا العمل يتطلب مدخلات خارجية ، والتي من المرجح أن يطرحها منشور اليوم. في حين أن هناك بالتأكيد أسباب للاعتقاد بوجود الفوسفين على كوكب الزهرة ، فإن اكتشافه يتطلب بعض التحليلات الحاسوبية المعقدة. وهناك بالتأكيد بعض الكيميائيين المبدعين الذين يريدون إعادة التفكير في الكيمياء الممكنة لأقرب جار لنا.




ما هو الفوسفين؟


الفوسفور هو صف واحد تحت النيتروجين في الجدول الدوري. ومثلما يمكن للنيتروجين أن يتحد مع ثلاث ذرات هيدروجين لتكوين الأمونيا المألوفة ، يمكن للفوسفور أن يرتبط بثلاثة هيدروجين لتكوين الفوسفين. في ظل ظروف شبيهة بالأرض ، يعد الفوسفين غازًا ، لكنه ليس غازًا لطيفًا: إنه شديد السمية ويميل إلى الاحتراق تلقائيًا في وجود الأكسجين. وهذه الميزة اللاحقة هي السبب في أننا لا نرى الكثير منه اليوم ؛ إنه ببساطة غير مستقر في وجود أي أكسجين.




نحن نصنع بعضًا منه لاستخداماتنا الخاصة. وبعض الميكروبات التي تعيش في بيئات خالية من الأكسجين تنتجه أيضًا ، على الرغم من أننا لم نحدد العملية الكيميائية الحيوية التي تفعل ذلك ولا الإنزيمات المعنية. ومع ذلك ، فإن أي فوسفين ينجح في الهروب إلى الغلاف الجوي يتجه بسرعة إلى الأكسجين ويتلف.




هذا لا يعني أنه غير موجود على الكواكب الأخرى. عمالقة الغاز مثل المشتري يمتلكونه. لكن لديهم أيضًا وفرة من الهيدروجين في غلافهم الجوي ولا يوجد أكسجين ، مما يسمح للمواد الكيميائية مثل الفوسفين والميثان والأمونيا بالبقاء في الغلاف الجوي. وتوفر الحرارة الشديدة والضغط الأقرب إلى قلب عملاق الغاز الظروف التي يمكن أن يتشكل فيها الفوسفين تلقائيًا.




لذلك ، لدينا فجوة واضحة بين عمالقة الغاز ، مع أجواء غنية بالهيدروجين حيث يمكن أن يتشكل الفوسفين ، والكواكب الصخرية ، حيث يجب أن يضمن انتشار الأكسجين تدميرها. لهذا السبب ، اقترح الناس أن الفوسفين قد يكون توقيعًا حيويًا يمكننا اكتشافه في الغلاف الجوي للكواكب الصخرية: نعلم أنه ينتج عن الحياة على الأرض ومن غير المرجح أن يعيش في الغلاف الجوي الغني بالأكسجين للكواكب الصخرية. هكذا انتهى الأمر ببعض الباحثين لتوجيه تلسكوب إلى الغلاف الجوي لكوكب الزهرة.

البحث عن علامات

على وجه التحديد ، لجأ الباحثون إلى تلسكوب جيمس كليرك ماكسويل الذي يبلغ طوله 15 مترًا في هاواي. إن JCMT قادر على تصوير الأطوال الموجية حول ملليمتر واحد ، وهو أمر مثير للاهتمام لجو كوكب الزهرة. ينتج الغلاف الجوي السفلي الحار لكوكب الزهرة وفرة من الإشعاع في هذه المنطقة من الطيف. ويمتص الفوسفين بطول موجي معين في المنطقة. لذلك ، إذا كان الفوسفين موجودًا في الغلاف الجوي العلوي ، فإن وجوده يجب أن يخلق فجوة في موقع معين في فيضان الإشعاع الناتج عن الغلاف الجوي السفلي لكوكب الزهرة.



من حيث المبدأ ، هذه ملاحظة بسيطة للغاية. ومع ذلك ، في الواقع ، إنه نوع من الكابوس ، فقط لأن المستويات منخفضة للغاية. هنا على الأرض ، حيث نعلم أن الفوسفين مصنوع ، فإن مستوى الحالة المستقرة في الغلاف الجوي يقع في منطقة جزء لكل تريليون ، وذلك ببساطة لأنه يتم تدميره بهذه السرعة. يتحرك كوكب الزهرة أيضًا بالنسبة إلى الأرض ، مما يعني أن موقع أي إشارات يحتاج إلى تعديل لحساب تحول دوبلر. أخيرًا ، ستكون أي إشارة معقدة أيضًا بسبب ما يسميه الباحثون "التموجات" ، أو الحالات التي خضعت فيها أجزاء من الطيف للانعكاس في مكان ما بين الزهرة والتلسكوب.


هذه تتطلب معالجة حاسوبية مكثفة لبيانات التلسكوب. ولكن ، على ما يبدو لدهشة العلماء ، يبدو أن هذا التحليل يُظهر وجود الفوسفين. (في ورقتهم ، كتبوا ، "كان الهدف معيارًا للتطورات المستقبلية ، ولكن بشكل غير متوقع ، اقترحت ملاحظاتنا الأولية وجود قدر يمكن اكتشافه من Venusian PH3.") لذلك كان لديهم شخص آخر كرر التحليل بشكل مستقل. كانت الإشارة لا تزال موجودة. وأكد الباحثون أيضًا أن أسلوبهم كان قادرًا على اكتشاف الماء بالديوتيريوم ، وهو أحد نظائر الهيدروجين ، والذي نعرف أنه موجود في الغلاف الجوي لكوكب الزهرة. كما استبعدوا احتمال أنهم أخطأوا في التعرف على خط امتصاص ثاني أكسيد الكبريت القريب.




لذلك حصلوا على الوقت على التلسكوب الثاني. كان هذا التلسكوب الثاني هو مجموعة أتاكاما الكبيرة المليمترية ، أو ALMA. لديها قوة تحليلية أفضل بكثير ، مما يسمح للباحثين بمعالجة كوكب الزهرة كمصدر نقطي للضوء. أكد هذا أن إشارة الفوسفين كانت لا تزال موجودة وأكثر كثافة عند خطوط العرض الوسطى بينما تظهر غائبة عن القطبين وخط الاستواء. هذا يعني أنه يوجد في الأماكن التي يوجد بها المزيد من دوران الهواء من الأعلى إلى الأسفل.




استنتج الباحثون أخيرًا أن الفوسفين موجود بمستويات في حدود 20 جزءًا في المليار.




كيف وصل هذا هناك؟


بافتراض أن هذا التحليل صمد ، فإن السؤال الكبير هو كيف وصل الفوسفين إلى هناك. قدر الباحثون مدى سرعة تدميره بسبب الظروف في الغلاف الجوي لكوكب الزهرة ، واستخدموا ذلك لحساب كمية الفوسفين التي يجب إنتاجها للحفاظ على مستويات 20 جزءًا في المليار. ثم ذهبوا للبحث عن نوع من التفاعل الكيميائي الذي يمكن أن ينتج الكثير.




حسنًا ، ليس هناك الكثير من الخيارات الجيدة. في ظل الظروف الجوية ، يتأكسد الفوسفور والهيدروجين ، ولا يوجد الكثير منهما. بينما يمكن للإشعاع الشمسي أن يطلق بعضًا من الهيدروجين الموجود ، إلا أنه سيكون بطيئًا للغاية ، وستشير الديناميكا الحرارية إلى أنه من المرجح أن يتفاعل مع شيء آخر غير الفوسفور. وبالمثل ، فإن مسارات التفاعل القائمة على النشاط البركاني المحتمل لكوكب الزهرة ستقصر عن إنتاج ما يكفي من الفوسفين بعوامل تبلغ حوالي مليون.




كل هذا يقود الباحثين إلى نتيجة مخيبة للآمال إلى حد ما: "إذا لم تكن هناك عملية كيميائية معروفة يمكن أن تفسر PH3 داخل الغلاف الجوي العلوي لكوكب الزهرة ، فلا بد أنها نتجت عن عملية لم تكن مقبولة سابقًا لظروف كوكب الزهرة." من الواضح ، مع ذلك ، أن أحد الأشياء غير المعقولة التي يجب أخذها في الاعتبار هو السبب الكامل وراء بحث الناس عن الفوسفين في المقام الأول ، أي أنه يمكن إنتاجه عن طريق الكائنات الحية.




لكن لا يوجد نقص في العبثية المرتبطة بالحياة على كوكب الزهرة. لا شيء يمكننا التعرف عليه هل الحياة يمكن أن تكون على سطح كوكب شديد الحرارة مشبع بثاني أكسيد الكربون فوق الحرج. درجة الحرارة في الغلاف الجوي العلوي ، حيث تنشأ بصمة الفوسفين ، أكثر اعتدالًا. لكنه سيتطلب شكلاً من أشكال الحياة يدور بشكل دائم في الغلاف الجوي العلوي ويعيش بطريقة ما على اتصال مع سحب حمض الكبريتيك على الكوكب.




غير مقنع


لذلك تركنا في مكان حرج. قال أحد الباحثين الذين قادوا العمل: "استغرق الأمر حوالي 18 شهرًا لإقناع أنفسنا بوجود إشارة". يمكنك أن تتوقع أن يقضي باقي المجال الآن بعض الوقت في محاولة إقناع نفسه أيضًا ، ربما من خلال توجيه مجموعة كاملة من التلسكوبات الإضافية إلى كوكب الزهرة. في غضون ذلك ، سيحاول الكيميائيون التفكير في مسارات تفاعل إضافية تعمل في ظل ظروف شبيهة بالزهور.




هناك فرصة معقولة لأن نبلغ عن نتائج هذه الجهود في وقت مبكر ، مما يشير إلى أنه لا يوجد شيء غير عادي يحدث على الكوكب الثاني من الشمس. ولكن إذا لم يكن الأمر كذلك ، في النهاية ، فسوف يعطي دفعة كبيرة للجوقة الثابتة من الأصوات التي تجادل بأننا بحاجة إلى بذل المزيد من الجهد لاستكشاف كوكب الزهرة. تم طرح خطط للبالونات التي يمكن أن تقضي فترات طويلة في التحرك حول الغلاف الجوي العلوي لكوكب الزهرة. في حالة استمرار هذه النتائج ، يبدو أن المناطيد هي الطريقة المثالية لمعرفة ما ينتج هذه المادة الكيميائية.

تعليقات

التنقل السريع