זוהה אשם כימי: מדענים מגלים מדוע ל"תאום כדור הארץ" אין כמעט מים

חוקרים גילו את זה וֵנוּס מאבד משמעותית יותר מים ממה שחשבו בעבר עקב תהליך שנקרא "ריקומבינציה דיסוציאטיבית", שבו בורחים אטומי מימן לחלל.

מדענים פלנטריים מאוניברסיטת קולורדו בולדר גילו כיצד נוגה, השכנה הצורבת והבלתי ראויה למגורים של כדור הארץ, הפכה יבשה כל כך.

המחקר החדש משלים פער גדול במה שהחוקרים מכנים "סיפור המים על נוגה". באמצעות סימולציות ממוחשבות, הצוות מצא שאטומי מימן באטמוספירה של כוכב הלכת זורמים לחלל בתהליך המכונה "ריקומבינציה דיסוציאטיבית" – מה שגורם לוונוס לאבד בערך פי שניים יותר מים בכל יום בהשוואה להערכות קודמות.

הצוות פרסם את ממצאיו ב-6 במאי בכתב העת טֶבַע.

התוצאות יכולות לעזור להסביר מה קורה למים במגוון כוכבי לכת ברחבי הגלקסיה.

"מים הם באמת חשובים לחיים", אמרה ארין קנג'י, מדען מחקר במעבדה לפיסיקת אטמוספירה וחלל (LASP) ומחבר מוביל של המאמר החדש. "אנחנו צריכים להבין את התנאים התומכים במים נוזליים ביקום, ושעשויים ליצור את המצב היבש מאוד של נוגה היום."

ונוס, היא הוסיפה, יובש באופן חיובי. אם היית לוקח את כל המים על פני כדור הארץ ומפזר אותם על פני כדור הארץ כמו ריבה על טוסט, היית מקבל שכבה נוזלית בעומק של בערך 3 ק"מ (1.9 מייל). אם היית עושה את אותו הדבר בנוגה, שם כל המים כלואים באוויר, היית מגיע ל-3 סנטימטרים בלבד (1.2 אינץ'), בקושי מספיק כדי להרטיב את אצבעות הרגליים.

"בנוגה יש פי 100,000 פחות מים מכדור הארץ, למרות שזה בעצם אותו גודל ומסה", אמר מייקל צ'אפין, מחבר משותף של המחקר ומדען מחקר ב-LASP.

במחקר הנוכחי, החוקרים השתמשו במודלים ממוחשבים כדי להבין את נוגה כמעבדת כימיה ענקית, תוך התקרבות לתגובות המגוונות המתרחשות באטמוספירה המתערבלת של כוכב הלכת. הקבוצה מדווחת שמולקולה הנקראת HCO+ (יון המורכב מאחד אָטוֹם כל אחד של מימן, פחמן וחמצן) גבוה באטמוספירה של נוגה עשוי להיות האשם מאחורי המים הבורחים של כוכב הלכת.

עבור קנג'י, המחבר הראשי של המחקר, הממצאים חושפים רמזים חדשים לגבי הסיבה לכך שנוגה, שכנראה פעם נראתה כמעט זהה לכדור הארץ, כמעט ואינה ניתנת לזיהוי כיום.

"אנחנו מנסים להבין אילו שינויים קטנים התרחשו בכל כוכב לכת כדי להוביל אותם למצבים שונים בתכלית אלה," אמרה קנג'י, שרכשה את הדוקטורט שלה במדעי האסטרופיזיקה והפלנטריה ב-CU בולדר ב-2023.

שפיכת המים

ונוס, היא ציינה, לא תמיד היה מדבר כזה.

מדענים חושדים שלפני מיליארדי שנים במהלך היווצרות נוגה, כדור הארץ קיבל בערך כמו כדור הארץ. בשלב מסוים התרחש אסון. ענני פחמן דו חמצני באטמוספירה של נוגה פתחו את אפקט החממה החזק ביותר במערכת השמש, ובסופו של דבר העלו את הטמפרטורות על פני השטח לצלייה של 900 מעלות פרנהייט. תוך כדי כך, כל המים של נוגה התאדו לקיטור, ורובם נסחפו לחלל.

אבל האידוי הקדום הזה לא יכול להסביר מדוע נוגה יבשה כפי שהיא היום, או כיצד היא ממשיכה לאבד מים לחלל.

"כאנלוגיה, נגיד שזרקתי את המים בבקבוק המים שלי. עדיין יישארו כמה טיפות", אמר צ'אפין.

על נוגה, לעומת זאת, נעלמו כמעט כל הטיפות הנותרות. האשם, לפי העבודה החדשה, הוא HCO+ חמקמק.

שליחות לנוגה

צ'אפין וקנגי הסבירו שבאטמוספרות עליונות פלנטריות, מים מתערבבים עם פחמן דו חמצני ליצירת מולקולה זו. במחקר קודם, החוקרים דיווחו כי HCO+ עשוי להיות אחראי על מַאְדִים מאבד נתח גדול מהמים שלו.

כך זה עובד על נוגה: HCO+ מיוצר כל הזמן באטמוספירה, אבל יונים בודדים לא שורדים לאורך זמן. אלקטרונים באטמוספרה מוצאים את היונים הללו, ומתחברים מחדש כדי לפצל את היונים לשניים. בתהליך זה, אטומי מימן מתרחקים ועשויים אפילו לברוח לחלל לחלוטין – גוזלים מנוגה את אחד משני מרכיבי המים.

במחקר החדש, הקבוצה חישבה שהדרך היחידה להסביר את מצבה היבש של נוגה היא אם כוכב הלכת מארח נפחים גדולים מהצפוי של HCO+ באטמוספירה שלו. יש תפנית אחת לממצאי הצוות. מדענים מעולם לא צפו ב-HCO+ סביב נוגה. צ'אפין וקנגי מציעים שזה בגלל שמעולם לא היו להם הכלים להיראות כמו שצריך.

בעוד עשרות משימות ביקרו במאדים בעשורים האחרונים, הרבה פחות חלליות נסעו לכוכב הלכת השני מהשמש. אף אחד לא נשא מכשירים המסוגלים לזהות את HCO+ שמפעיל את נתיב המילוט החדש של הצוות שהתגלה.

"אחת המסקנות המפתיעות של עבודה זו היא ש-HCO+ צריך להיות בין היונים הנפוצים ביותר באטמוספירה של נוגה", אמר צ'אפין.

אולם בשנים האחרונות, מספר הולך וגדל של מדענים שמו את עיניהם אל נוגה. נאס"אהמשימה המתוכננת של אטמוספירה עמוקה ונוס של גזים אצילים, כימיה והדמיה (DAVINCI), למשל, תפיל בדיקה דרך האטמוספירה של כוכב הלכת כל הדרך אל פני השטח. הוא אמור להשיק עד סוף העשור.

גם DAVINCI לא יוכל לזהות HCO+, אבל החוקרים מקווים שמשימה עתידית עשויה לחשוף עוד חלק מרכזי בסיפור המים על נוגה.

"לא היו הרבה משימות לנוגה," אמר קנג'י. "אבל המשימות החדשות שתוכננו ימנפו עשרות שנים של ניסיון קולקטיבי ועניין פורח בנוגה כדי לחקור את הקיצוניות של אטמוספרות פלנטריות, אבולוציה ויכולת מגורים."