کشف سیگنال رادیویی از همسایه مرموز زمین

فضاپیمای ناسا تابستان گذشته سیگنال رادیویی طبیعی از دوقلوی زمین، ونوس را تشخیص داد. این سیگنال نشان داد که کاوشگر در واقع از جو بالایی ونوس عبور کرده و اولین اندازه‌گیری مستقیم را تقریبا در ۳۰ سال گذشته جمع‌آوری کرده است.

ماموریت خورشیدی پارکر در سال ۲۰۱۸ با هدف مطالعه خورشید و کشف برخی از اسرار آن آغاز شد. این کاوشگر طی هفت سال از طریق جو خورشید عبور خواهد کرد. ونوس در موفقیت کاوشگر نقش اساسی دارد؛ این فضاپیما هنگام چرخش به دور سیاره از جاذبه ونوس استفاده می‌کند  تا بتواند مدار کاوشگر را خم کند و به خورشید نزدیک و نزدیک‌تر شود.

کاوشگر در یکی از این پروازهای ونوس در ۱۱ جولای ۲۰۲۰ شواهدی را جمع‌آوری کرد که نشان می‌دهد، جو بالایی ونوس تغییرات غیرمعمولی را تجربه می‌کند و تحت تاثیر چرخه خورشید یا چرخه فعالیت ۱۱ ساله خورشید ماست.

این فضاپیما همچنین تصویری شگفت‌انگیز از ویژگی دیگر این سیاره را برای ما نمایان کرده است. این سومین کمک جاذبه ونوس برای کاوشگر خورشیدی پارکر بود. طی پرواز، کاوشگر در فاصله ۵۱۷ مایلی (۸۳۳ کیلومتری) از سطح سیاره قرار گرفت.

اطلاعات جمع‌آوری شده توسط پارکر در مورد ونوس به دانشمندان کمک می‌کند تا دریابند علت تفاوت‌های زیاد ونوس با زمین چیست، حتی اگر از این سیارات اغلب به‌عنوان دوقلو یاد می‌شود. ابعاد هر دو سیاره سنگی و شبیه به یکدیگر است، اما اتفاقی باعث شده که زمین و ونوس به گونه‌ای متفاوت توسعه یابند. برخلاف زمین، ونوس میدان مغناطیسی ندارد. سطح  آن دارای درجه حرارت مهیب است که می‌تواند سرب را ذوب کند، بنابراین مهمان‌پذیر نیست.

تلاش برای مطالعه ونوس با استفاده از فضاپیما مشکل است، زیرا در صورت تلاش برای پایین آمدن در سطح ونوس حداکثر برای چند ساعت می‌تواند زنده بماند. ماموریت‌های قبلی برای کشف ونوس شامل فضاپیمای پایونیر (Pioneer Venus Orbiter)  ناسا از سال ۱۹۷۸ تا ۱۹۹۲ و ونوس اکسپرس (Venus Express) آژانس فضایی اروپا از سال ۲۰۰۵ تا ۲۰۱۴ بوده است که هر دو به دور این سیاره چرخیدند.

اما درک اینکه چرا ونوس دارای ویژگی‌های متفاوت است می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا تشخیص دهند که چرا برخی از سیارات مانند زمین قابل سکونت هستند در حالی که برخی دیگر چنین ویژگی را ندارند.

طی سومین پرواز ونوس، ابزار FIELDS کاوشگر خورشیدی پارکر که میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی را در جو خورشید اندازه‌گیری می‌کند، یک سیگنال رادیویی طبیعی با فرکانس پایین را تشخیص داد.

گلین کالینسون، محقق ارشد این تحقیق و همکار تحقیقاتی در مرکز پرواز فضایی گادرد (Goddard) ناسا در گرینبلت، مریلند گفت: «من از داشتن داده‌های جدید از ونوس بسیار هیجان‌زده شدم.»

کالینسون، متخصص ونوس که داده‌های ماموریت‌های قبلی به این سیاره را مطالعه کرده است، فکر می‌کند که این سیگنال آشنا به‌نظر می‌رسد. وی پیش از این روی مدارگرد گالیله که از سال ۱۹۹۵ تا ۲۰۰۳ به مطالعه مشتری و قمرهای آن پرداخته بود، کار می‌کرد.

کالینسون خاطرنشان کرد: همین نوع سیگنال هنگام عبور فضاپیما از یونوسفرهای قمر مشتری در داده‌های گالیله ظاهر شده است.

زمین و ونوس هر دو یونوسفر یا یک لایه بار الکتریکی گازی در لبه بالایی جو دارند. این پلاسما امواج رادیویی طبیعی را منتشر می‌کند که می‌تواند توسط ابزارهایی مانند Parker’s FIELDS جمع‌آوری شود.

کالینسون و همکاران وی دریافتند که کاوشگر جو بالایی ونوس را طی پرواز جولای ۲۰۲۰ جمع‌آوری کرده است. سیگنال رادیویی گرفته شده توسط FIELDS به محققان کمک کرد تا چگالی یونوسفر ونوس را محاسبه کنند. آخرین بار گروه تحقیقاتی توسط داده‌های جمع‌آوری شده Pioneer Venus Orbiter در سال ۱۹۹۲ به این نوع داده‌ها دسترسی پیدا کردند. در آن زمان، خورشید در حال نزدیک شدن به حداکثر اوج فعالیت در طول یک چرخه خورشیدی بود. طی پرواز جولای نزدیک به ۳۰ سال بعد، اطلاعات مربوط به یونوسفر ۶ ماه پس از حداقل فعالیت خورشید جمع‌آوری شد.

با مقایسه این داده‌ها چیزی که دانشمندان مدتهاست به آن شک داشته‌اند، آشکار شد؛ یونوسفر زهره در پاسخ به فعالیت خورشید در طول چرخه خورشیدی خود تغییر می‌کند.

محققان تشخیص دادند که یونوسفر ونوس در زمان حداقل خورشیدی بسیار نازک‌تر از حداکثر خورشیدی است.

رابین رمستاد، محقق فوق دکترا در آزمایشگاه فیزیک جوی و فضایی در دانشگاه کلرادو  گفت: «وقتی چندین ماموریت یکی پس از دیگری نتیجه یکسانی را تایید می‌کنند بیانگر این است که یافته‌ها واقعی هستند.»

درک روش‌های واکنش ونوس به تغییرات خورشید می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا روند تکامل سیاره را درک کنند. یونوسفر ونوس گاز پر انرژی را در فضا منتشر می‌کند  که نشان می‌دهد، جو آن با گذشت زمان تغییر کرده است.

دانشمند پروژه پارکر سولار پروب در آزمایشگاه فیزیک کاربردی جان هاپکینز گفت: «پرواز به ونوس به منظور کاهش سرعت فضاپیماست تا کاوشگر خورشیدی پارکر بتواند در فاصله‌ای نزدیک‌تر خورشید را بررسی کند. اما ما فرصت را برای جمع‌آوری داده‌های علمی و ارائه بینش منحصربه‌فرد در مورد یک سیاره مرموز مانند ونوس از دست نمی‌دهیم.»

نتایج این تحقیق در نشریه Geophysical Research Letters منتشرشده است.