سفر به زهره؛ داغ‌ترین سیاره منظومه شمسی

زهره یا ناهید، دومین سیاره‌ی منظومه‌ی شمسی است. این سیاره، ویژگی‌های مشترک متعددی با زمین دارد و به‌همین‌دلیل لقب خواهر زمین را گرفته است. برای مثال، هر دو سیاره در محدوده‌ی سکونت‌پذیر منظومه‌ی شمسی قرار دارند. علاوه‌بر این، هردو، اجرام سنگی هستند و بخش زیادی از آن‌ها از فلز و سیلیکات تشکیل شده است.

اما این سیاره برخلاف ظاهر آرامش، بسیار متلاطم و ناآرام است. زهره دارای متراکم‌ترین جو درمیان سیاره‌های منظومه‌ی شمسی است که ۹۶ درصد آن از کربن تشکیل شده است. فشار در سطح زهره ۹۲ برابر فشار سطح زمین است. چنین فشاری فقط در عمق ۹۰۰ متری دریاهای زمین وجود دارد.

باوجود فاصله‌ی نزدیک‌تر عطارد به خورشید، زهره داغ‌ترین سیاره‌ی شناخته‌شده در منظومه‌ی شمسی است که دمای میانگین سطح آن به ۴۶۵ درجه‌ی سانتی‌گراد می‌رسد. زهره با لایه‌ی ضخیمی از ابرهای انعکاسی سولفوریک اسید پوشیده شده است. ابرها مانع‌از رسیدن نور خورشید به سطح این سیاره می‌شوند و نور را بازتاب می‌دهند.

بازتاب شدید نور خورشید، دلیل اصلی درخشش بالای زهره در آسمان شب و قابل رویت‌بودن آن با چشم غیرمسلح است. احتمالا زهره در گذشته از اقیانوس‌های آبی برخوردار بوده است اما به‌دلیل افزایش دما و اثر گلخانه‌ای شدید تمام اقیانوس‌ها تبخیر شده‌اند. سطح زهره، خشک و پر از سنگ‌های لوح‌مانند و فعالیت‌های آتش‌فشانی است.

یک سال در زهره برابر با ۲۲۴.۷ روز زمینی است؛ اما حرکت زهره به دور خود کند است و به‌همین‌دلیل طولانی‌ترین روز درمیان سیاره‌های منظومه‌ی شمسی متعلق‌به این سیاره است. یک روز زهره برابربا ۲۴۳ روز زمینی (از سال طولانی‌تر) است. برخلاف سیاره‌های دیگر، زهره درجهت عقربه‌های ساعت به دور محور خود می‌چرخد. به این معنی که خورشید در غرب زهره طلوع و در شرق غروب می‌کند. همچنین، دومین سیاره‌ی منظومه‌ی شمسی هیچ قمری ندارد.

زهره به‌عنوان درخشان‌ترین جرم در آسمان شب، از دوران کهن، نقش پررنگی در فرهنگ انسان‌ها داشته است. این سیاره، خدای مقدس بسیاری‌از فرهنگ‌ها بوده و با القابی مثل ستاره‌ی صبح یا ستاره‌ی عصر، الهام‌بخش بسیاری از نویسندگان و شاعران بوده است. نام دیگر این سیاره، ونوس است که از خدای عشق و زیبایی رومی گرفته شده است. در هزاره‌ی دوم پیش از میلاد، برای اولین‌بار حرکات زهره در آسمان شب ترسیم شد. زهره به‌دلیل فاصله‌ی اندک این سیاره از خورشید، بارها هدف کاوش‌های میان‌سیاره‌ای قرار گرفته است.

شکل‌گیری

باوجود اطلاعات زیادی که از سیاره‌های منظومه‌ی شمسی در طی سال‌های اخیر به دست آمده است، هنوز تردیدهایی در مورد نحوه‌ی شکل‌گیری آن‌ها وجود دارد. درحال‌حاضر، دو نظریه‌ی اصلی برای نحوه‌ی شکل‌گیری سیاره‌ها وجود دارد. اولین و قابل‌قبول‌ترین نظریه، نظریه‌ی تجمع هسته است که سازگاربا سیاره‌های سنگی مثل زهره است؛ اما در مورد غول‌های گازی چندان پاسخگو نیست. دومین نظریه، نظریه‌ی ناپایداری دیسک است که برای غول‌های گازی مناسب‌تر است.

نظریه‌ی تجمع هسته

براساس مدل تجمع هسته (core accretion)، درابتدا هسته‌های سنگی سیاره‌ها شکل گرفتند؛ سپس عناصر سبک‌تر، گوشته و پوسته‌ی سیاره‌ها را تشکیل دادند. در دنیاهای سنگی، عناصر سبک‌تر دیگر جو را تشکیل دادند. با بررسی سیاره‌های خارجی (خارج از منظومه‌ی شمسی) نظریه‌ی تجمع هسته را می‌توان نظریه‌ی شکل‌گیری غالب دانست.

ستاره‌هایی که فلز بیشتری در هسته‌ی خود دارند (اصطلاحی که ستاره‌شناسان برای عناصری غیر از هیدروژن و هلیوم به‌کار می‌روند) نسبت‌به ستاره‌هایی که فقط از فلز ساخته شده‌اند، سیاره‌های بزرگ‌تری در منظومه‌ی خود دارند.

خصوصیات فیزیکی و ترکیب

ازآنجاکه اندازه، جرم، چگالی و ترکیب زهره و زمین تقریبا مساوی هستند، لقب دوقلوها یا خواهر به این دو سیاره داده شده است. قطر زهره ۱۲۱۰۳.۶ کیلومتر و تنها ۶۳۸.۴ کیلومتر کمتر از زمین است. بااین‌حال، شباهت‌ها به همین‌جا ختم می‌شود.

زهره نزدیک‌ترین سیاره به خورشید نیست اما به‌دلیل جو متراکم و قابلیت به‌دام‌انداختن گرما و اثر گریز گلخانه‌ای‌ (وضعیتی که در آن، به‌دلیل بازخورد مثبت بین دمای سطح و جو، اثر گلخانه‌ای تشدید می‌شود و اقیانوس‌ها تبخیر می‌شوند)، داغ‌ترین سیاره‌ی منظومه‌ی شمسی است. درنتیجه دما روی سطح زهره حتی به ۴۶۵ درجه‌ی سانتی‌گراد هم می‌رسد که به‌راحتی سرب را ذوب می‌کند. کاوشگرهایی که قبلا روی سطح زهره فرود آمده‌اند، تنها چند ساعت دوام آوردند.

ساختار داخلی

ساختار داخلی زهره احتمالا مشابه ساختار داخلی زمین است. زهره هم مانند زمین یک سیاره‌ی سنگی است که از سنگ و فلز تشکیل شده و احتمالا دارای یک هسته‌ی فلزی مذاب، یک گوشته‌ی سنگی و پوسته است. ازآنجاکه زهره کمی از زمین کوچک‌تر است، فشار در اعماق آن ۲۴ درصد پائین تر از فشار اعماق زمین است. تفاوت اصلی بین دو سیاره، نبود صفحات تکتونیکی روی سطح زهره است.

ساختار داخلی زهره، پوسته لایه‌ی خارجی، گوشته (لایه‌ی میانی) و هسته‌ (لایه‌ی زردرنگ داخلی)

شرایط جغرافیایی، کوه‌ها و آتشفشان‌ها

سطح زهره در قرن بیستم بارها موضوع بررسی دانشمندان سیاره‌ای بوده است. سطح‌نشین‌های زهره در سال‌های ۱۹۷۵ و ۱۹۸۲، تصاویری از صخره‌های زاویه‌دار و رسوب‌‌‌های سطحی زهره را ارسال کردند. نقشه‌برداری از سطح زهره توسط کاوشگر ماژلان در سال‌های ۱۹۹۰ و ۱۹۹۱ انجام شد. سطح زهره شواهدی از فعالیت‌های آتش‌فشانی را نشان می‌دهد و سولفور موجود در جو هم ممکن است فرآورده‌ی این فعالیت‌ها باشد.

۶ منطقه‌ی کوهستانی، یک‌سوم از سطح زهره را تشکیل می‌دهند. وسعت یکی از مناطق معروف‌به مکسول تقریبا ۸۷۰ کیلومتر است و ارتفاع کوه‌های آن به ۱۱.۳ کیلومتر هم می‌رسد که مرتفع‌ترین کوه‌های روی این سیاره هستند.

زهره ویژگی‌های منحصربه‌فردی هم دارد که مانند آن‌ها در زمین وجود ندارد. برای مثال، زهره از یک تاج برخوردار است (ساختارهای حلقه‌مانند که عرض آن‌ها از ۱۵۵ تا ۵۸۰ کیلومتر است). به عقیده‌ی دانشمندان این تاج‌ها با بالارفتن مواد داغ زیر پوسته شکل گرفته‌اند. زهره همچنین دارای مناطق موزاییکی است که در آن‌‌ها آبریز‌ها و دره‌های مختلفی شکل گرفته‌اند.

بیشتر سطح زهره براثر فعالیت‌های آتش‌فشانی شکل گرفته است. تعداد آتشفشان‌های زهره هفت برابربا آتشفشان‌های زمین است. بااینکه درمجموع ۱۶۰۰ آتش‌فشان روی سطح زهره وجود دارد اما به‌نظر می‌رسد فعال نیستند. زهره درمجموع دارای ۱۶۷ آتش‌فشان بزرگ است که عرض آن‌ها بیش از صد کیلومتر است.

بااین‌حال رادارهای کاوشگر ماژلان شواهدی مبنی‌بر فعالیت‌های آتش‌فشانی در منطقه‌ی مات مونز زهره به‌دست آوردند که به‌شکل جریان‌های خاکستری نزدیک‌به قله و دامنه‌ی جنوبی کوه دیده شدند. این کاوشگر همچنین موفق‌به کشف حفره‌های برخوردی در سطح زهره شد که البته تعداد آن‌ها بسیار کم بود؛ زیرا گدازه‌های آتش‌فشانی روی آن‌ها را پوشانده بود.

تقریبا هزار حفره‌‌ی برخوردی روی زهره کشف شده است که دارای توزیع برابر هستند. در سیاره‌های دیگر مثل زمین و ماه، حفره‌ها دچار فرسایش و فروپاشی می‌شوند. برای مثال دهانه‌های ماه بر اثر برخوردهای بعدی دچار فروپاشی شدند درحالی‌که عامل فرسایش حفره‌های زمین، آب و باد بوده است. تقریبا ۸۵ درصد از حفره‌های زهره در شرایط طبیعی هستند. بااینکه پوسته‌ی زمین مرتب درحال حرکت است، اما چنین فرآیندی در زهره وجود ندارد. قطر حفره‌های برخوردی زهره از ۳ تا ۲۸۰ کیلومتر متغیر است.

آتش‌فشان ۸ کیلومتری مات مونز در این نمای پرسپکتیو از سطح زهره نشان داده شده است. این تصویر با مقیاس عمودی براساس تصاویر راداری ماژلان پردازش شده است.

پوسته‌ی زهره به‌دلیل انباشته‌شدن گدازه‌ها روی آن، قدیمی‌تر است؛ اما پوسته‌ی اقیانوسی زمین با صفحات تکتونیکی جایگزین شده و میانگین سنی آن ۱۰۰ میلیون سال است؛ درحالی‌که میانگین سنی پوسته‌ی زهره ۳۰۰ تا ۶۰۰ میلیون سال است. حال این سؤال مطرح می‌شود که باتوجه‌به شرایط و آب‌وهوای خشن چرا فعالیت‌های آتش‌فشانی زهره برخلاف زمین اندک هستند؟

به عقیده‌ی دکتر میخائیل از دانشکده‌ی علوم محیطی (زمین‌شناس دانشگاه سنت آندروس) به‌دلیل گرمای شدید، یکپارچگی پوسته‌ی زهره کمتر از زمین است و ماگماها (گدازه‌ها) نمی‌توانند وارد شکاف‌های پوسته شوند و منجربه فعالیت‌های آتش‌فشانی مجدد شوند. پوسته‌ی نرم و پلاستیک‌مانند زهره از تشکیل صفحات تکتونیکی جلوگیری می‌کند (صفحات تکتونیکی پدیده‌ای زمین‌شناختی هستند که نقش بسیار مهمی در چرخه‌ی کربنی زمین ایفا می‌کنند و برای آب‌وهوا ضروری هستند).

بررسی تفاوت‌های محیط و زمین‌شناختی این دو سیاره‌ی همزاد کلید کشف سیاره‌های فراخورشیدی شبه‌زمین و دلیل سکونت‌پذیر بودن آن‌ها (مانند زمین) یا غیرقابل‌سکونت‌بودن (مانند زهره) است.

سیاره‌ی زهره براساس اندازه، خصوصیات شیمیایی و موقعیت در منظومه‌ی شمسی بیشترین شباهت را به زمین دارد؛ درحالی‌که زمین منبع حیات است، زهره از هیچ‌گونه حیاتی برخوردار نیست و دمای سطح آن بسیار زیاد است. دلیل گرمای شدید این سیاره، فاصله‌ی نزدیک‌تر به خورشید و جو گلخانه‌ای و کربن‌دی‌اکسیدی آن است.

مدارپیمای ونوس اکسپرس از سازمان فضایی اروپا هم موفق‌به کشف شواهد جدیدی از فعالیت آتش‌فشانی روی سطح زهره شد؛ به‌طوری‌که فوران‌های آتش‌فشانی در بعضی نقاط باعث افزایش دما تا ۸۰۰ درجه‌ی سانتی‌گراد هم شده بود.

جو زهره: ترکیب، آب‌وهوا و ابرها

جو زهره تقریبا به‌صورت کامل از کربن‌دی‌اکسید تشکیل شده است. جو این سیاره همچنین دارای مقادیر اندکی نیتروژن و ابرهای سولفوریک اسید است. این ترکیب منجربه ایجاد یک اثر گلخانه‌ای می‌شود که سطح این سیاره را حتی از عطارد هم داغ‌تر می‌کند.

علاوه‌بر گرمای شدید، این سیاره با ابرهای سنگینی احاطه شده است که مثل یک سپر بازتابی عمل می‌کنند و از آن درمقابل بمباران‌‌های شهاب‌سنگی محافظت می‌کنند. بااین‌حال حفره‌ها و دهانه‌های برخوردی متعددی روی سطح این سیاره دیده می‌شوند.

آب‌وهوا

سرعت ثابت بادهای زهره به ۳۶۰ کیلومتر بر ساعت می‌رسد. سرعت‌ باد، در نزدیکی سطح کاهش پیدا می‌کنند و به چند کیلومتر بر ساعت می‌رسد.

در زمین، فصل‌ها براساس محور زمین تغییر می‌کنند؛ وقتی یکی از نیم‌کره‌ها به خورشید نزدیک‌تر باشد دما در آن نیم‌کره افزایش می‌یابد؛ اما در زهره، بیشتر گرمای خورشید نمی‌تواند از جو ضخیم آن عبور کند. درنتیجه اختلاف دما در طول یک سال و همین‌طور اختلاف دمای روز شب این سیاره زیاد نیست.

پژوهش‌ها نشان می‌دهند جو زهره، در میلیاردها سال پیش مثل جو زمین بوده است؛ اما ۶۰۰ میلیون سال اثر گلخانه‌ای حاصل‌از تبخیر آب، سطح گازهای گلخانه‌ای جو این سیاره را به مرز بحرانی رسانده است. اگرچه حتی قبل از این اتفاق هم سطح زهره مانند زمین سکونت‌پذیر نبوده اما احتمال وجود حیات در لایه‌های بالای جو زهره وجود داشته است.

ابرهای زهره عمدتا از سولفوریک اسید تشکیل شده‌اند. علاوه‌بر این، یک درصد جو زهره از فریک کلراید تشکیل شده است. دیگر مواد احتمالی در ابرها شامل فریک سولفات، آلومینیوم کلرید و فسفریک انیدرید هستند. ابرها در سطوح مختلف، ترکیب‌های مختلفی دارند و نحوه‌ی توزیع آن‌ها متفاوت است. ابرهای زهره تقریبا ۹۰ درصد از نور خورشید را بازتاب می‌دهند و مانع‌از عبور نور خورشید به زمین می‌شوند.

میدان مغناطیسی

براساس مشاهدات کاوشگر ونرا ۴ در سال ۱۹۶۷، میدان مغناطیسی زهره بسیار ضعیف‌تر از میدان مغناطیسی زمین است. میدان مغناطیسی بر اثر تعامل بین یونوسفر و بادهای خورشیدی به وجود می‌آید. مگنتوسفر کوچک زهره قدرت زیادی برای محافظت از جو آن درمقابل اشعه‌های کیهانی ندارد.

مگنتوسفر ضعیف اطراف زهره به این معنی است که بادهای خورشیدی به‌صورت مستقیم با جو خارجی واکنش می‌دهند. در اینجا، یون‌های هیدروژن و اکسیژن با تجزیه‌ی مولکول‌های خنثی از تشعشعات فرابنفش به‌وجود می‌آیند.

چرخش و مدار

به‌دلیل چرخش کند زهره به دور محور خود، یک روز زهره برابر با ۲۴۳ روز زمینی است؛ و به‌این‌ترتیب رکورد طولانی‌ترین روز در منظومه‌ی شمسی را از آن خود کرده است.

زهره در فاصله‌ی ۰.۷۲ واحد نجومی (۱۰۸ میلیون کیلومتری) از خورشید قرار گرفته است و دوره‌ی گردش آن به دور خورشید برابر با ۲۲۴.۶۵ روز زمینی است. وقتی زهره بین زمین و خورشید قرار می‌گیرد، مقارنه‌ی تحتانی رخ می‌دهد؛ به این معنی که این سیاره در نزدیک‌ترین فاصله به زمین قرار می‌گیرد (۴۱ میلیون کیلومتر). این اتفاق هر۵۸۴ روز رخ می‌دهد.

زهره فاقد قمر طبیعی است؛ ولی درعوض دارای چند سیارک مهاجم است: شبه‌قمر ۲۰۰۲ VE68 و دو مهاجم موقتی دیگر به‌نام‌های ۲۰۰۱ CK32 و ۲۰۱۲ XE133.

تجربه‌ی یک جهنم واقعی!

باتوجه‌به خصوصیات فیزیکی و شرایط جوی فرض کنید بخواهید به زهره سفر کنید. اگرچه چنین شرایطی در واقعیت غیرممکن است و زهره سیاره‌ای است که شاید هرگز نخواهید آن را ببینید! اما می‌توان با یک سفر خیالی به زهره بهتر شرایط آن را درک کنید. در یک سفر خیالی به زهره، پیدا کردن موقعیت فرود تقریبا غیرممکن است. حتی اگر موفق‌به فرود روی سطح آن بشوید، جو زهره پر از ابرهای سمی است که از سولفور دی‌اکسید تشکیل شده‌اند.

در ابتدای فرود با بادهای شدید (با سرعت تقریبی ۳۶۰ کیلومتر بر ساعت) روبه‌رو می‌شوید، در فاصله‌ی ۴۸ کیلومتری از جو، بادها فروکش می‌کنند و وارد یک مه سمی می‌شوید. باران‌های زهره از سولفوریک اسید تشکیل شده‌اند اما باران‌ هرگز به سطح زهره نمی‌رسد؛ زیرا جو به‌قدری داغ است که در میانه‌ی راه تبخیر می‌شوند. پس از خروج از مه، دمای ۳۱۵ درجه‌ی سانتی‌گراد را تجربه خواهید کرد و فشار ده برابر فشار دریاها روی سطح زمین است.

شبیه‌سازی فرود روی زهره: گرچه فعلا در عمل، فرود روی سطح زهره برای انسان غیرممکن است اما در صورت فرود با چنین شرایطی روبه‌رو خواهید شد: جو متراکم و سمی، فشار بالای سطح، احتمال ابتلا به سرطان و دید کم

چنین فشار سنگینی را تنها در فاصله‌ی ۸۰۰ متری اقیانوس‌های زمین تجربه می‌کنید؛ اما پس از فرود روی سطح، دما به ۴۶۵ درجه‌ی سانتی‌گراد هم خواهد رسید؛ دمایی که به‌راحتی سرب را ذوب می‌کند. برخلاف تصور، دما در قطب‌های زهره پائین‌تر نیست. زهره به‌زحمت به دور محور خود می‌چرخد و دما در کل سطح آن تقریبا یکسان است. حالا فرض کنید بتوانید از فضاپیمای خود خارج شوید.

راه رفتن روی زهره کار بسیار دشواری است. ابرهای زهره، ۹۰ درصد از نور خورشید را منعکس می‌کنند بنابراین نور به‌زحمت به سطح می‌رسد و تا فاصله‌ی چند کیلومتری به‌سختی می‌توانید چیزی را ببینید. در چنین شرایطی، سرعت مصرف اکسیژن هم بالا خواهد رفت. ۹۶ درصد از جو زهره را کربن‌دی اکسید و ۳.۵ درصد آن را نیتروژن و کمتر از یک درصد باقی‌مانده‌ی آن را گازهای کربن مونواکسید، آرگون، سولفور دی‌اکسید و بخارآب تشکیل داده است.

در چنین شرایطی، خطر آسیب‌‌به سلول‌ها و سرطان بالا خواهد رفت. باتوجه‌به اینکه زهره هیچ میدان مغناطیسی شناخته‌شده‌ای ندارد، پس درمعرض بمباران اشعه‌های کیهانی پرانرژی قرار خواهید گرفت. ازطرفی، وزن شما در سطح زهره کمتر خواهد بود زیرا جرم زهره، ۹۱ درصد جرم زمین است. در گذشته تصور می‌شد زیر ابرهای زهره، یک بهشت حاره‌ای قرار دارد تا اینکه در قرن بیستم، فضاپیماها از چهره‌ی جهنمی زهره رونمایی کردند.

رصدها و کاوش‌ها

زهره پس از ماه، درخشان‌ترین جرم در آسمان شب است که می‌توان آن را با چشم غیرمسلح رویت کرد. دلیل درخشش بالای زهره، لایه‌ی ابری ضخیم آن است که بیش از ۹۰ درصد نور خورشید را منعکس می‌کند. به‌همین‌دلیل سطح زهره به مدت طولانی، به‌صورت یک راز باقی‌ مانده بود.

فازهای زهره

زهره هم مانند ماه در چرخه‌ی کاملی از فاز‌ها ظاهر می‌شود. تغییرات زهره را در بازه‌های ماهانه می‌توان رصد کرد. وقتی زهره در حداکثر فاصله‌ی خود از خورشید قرار دارد، به‌صورت یک قرص بزرگ و درخشان ظاهر می‌شود.

فازهای زهره تکامل قطر ظاهری آن

گذارها

عبور زهره ازمقابل خورشید زمانی رخ می‌دهد که این سیاره به‌صورت مستقیم ازمیان خورشید و یک سیاره‌ی بزرگ‌تر عبور کند. در طول گذار، زهره را می‌توان از زمین به‌صورت یک نقطه‌ی سیاه کوچک مشاهده کرد که از مقابل خورشید عبور می‌کند. گذارهای زهره معمولا در چرخه‌های ۲۴۳ساله با الگوی دو زوج گذار در فاصله‌ی هشت سال و در بازه‌های ۱۰۵.۵ساله یا ۱۲۱.۵ سال رخ می‌دهند. این الگو در سال ۱۶۳۹ توسط ستاره‌شناس انگلیسی، جرمی هوراکز کشف شد.

آخرین زوج گذار در ۸ ژوئن ۲۰۰۴ و ژوئن ۲۰۱۲ اتفاق افتاد. زوج گذار قبل در دسامبر ۱۸۷۴ و دسامبر ۱۸۸۲ رخ داد؛ زوج گذار بعدی در دسامبر ۲۱۱۷ و دسامبر ۲۱۲۵ رخ خواهد داد.

گذار سال ۲۰۰۴

پژوهش‌های تلسکوپی

تا قرن بیستم اطلاعات کمی در مورد زهره وجود داشت. با کشف طیف‌سنج‌ها، رادارها و رصدهای فرابنفش، اطلاعات بیشتری از این سیاره به‌دست آمد. اولین رصد فرابنفش زهره در دهه‌ی ۱۹۲۰ انجام شد. تصاویر فرابنفش، جزئیات قابل‌توجهی نشان می‌دادند که در عکس‌های مادون‌قرمز و مرئی دیده نمی‌شد. جو زرد و متراکم زهره همراه‌با ابرهای سیروس، در این پژوهش کشف شدند.

اولین سرنخ‌ها از مدار زهره در رصدهای طیف‌سنجی دهه‌ی ۱۹۰۰ به‌دست آمد. رصدهای راداری دهه‌ی ۱۹۷۰، برای اولین‌بار جزئیات بیشتری از سطح زهره آشکار می‌کنند. در این رصدها، وجود کوهستان‌های ماکسول اثبات شدند.

اکتشافات فضایی

اولین کاوشگر روباتیک میان‌سیاره‌ای که به بازدید از زهره پرداخت، برنامه‌ی ونرا از اتحاد جماهیر شوروی بود که در سال ۱۹۶۱ پرتاب شد. از سوی دیگر، ایالات متحده اولین موفقیت خود در اکتشاف زهره را در مأموریت مارینر ۲ در ۱۴ دسامبر ۱۹۶۲ به‌دست آورد. این مأموریت اولین مأموریت بین‌سیاره‌ای بود که به جمع‌آوری داده‌هایی از جو سیاره پرداخت.

در ۱۸ اکتبر ۱۹۶۷، ونرا ۴ از اتحاد جماهیر شوروی باموفقیت وارد جو زهره شد و برنامه‌های علمی را توسعه داد. ونرا ۴ نشان داد دمای سطح زهره داغ‌تر از دمای محاسبه‌شده توسط مارینر ۲ است (تقریبا ۵۰۰ درجه‌ی سانتی‌گراد)؛ همچنین نشان داد ۹۵ درصد از جو زهره از کربن‌دی اکسید تشکیل شده و ثابت کرد تراکم جوی این سیاره فراتر از حد تصور است. یک تیم علمی شوروی‌آمریکایی در سال‌های پس از مأموریت به تحلیل داده‌های مأموریت‌های ونرا مارینر پرداختند.

در سال ۱۹۷۴، مارینر ۱۰ در راه عطارد به بازدیداز زهره هم پرداخت و چند تصویر فرابنفش از آن ثبت کرد که سرعت بالای بادهای جو زهره را نشان می‌داد. در ۱۹۷۵، سطح‌نشین‌های ونرا ۹ و ۱۰ اولین تصاویر سیاه‌وسفید از سطح زهره را ارسال کردند. در ۱۹۸۲، سطح‌نشین‌های ونرا ۱۳ و ۱۴ اولین تصاویر رنگی را ارسال کردند.

گالری تصاویر زهره که طی مأموریت‌های مختلف ثبت شده‌اند

ناسا درقالب دو مأموریت مجزای پایونیر یعنی مدارپیمای پایونیر و کاوشگر پایونیر به اطلاعات بیشتری از زهره رسید. برنامه‌ی موفق ونرا شوروی در ۱۹۸۳ با ونرا ۱۵ و ۱۶ به پایان رسید. فضاپیماهای دیگر هم که هدفی غیر از زهره داشتند، در دهه‌های ۱۹۸۰ و ۱۹۹۰ چندین‌مرتبه ازکنار زهره عبور کردند که می‌توان به وگا ۱ (۱۹۸۵)، وگا ۲ (۱۹۸۵)، گالیله (۱۹۹۰)، ماژلان (۱۹۹۴)، کاسینی، هویگنس (۱۹۹۸) و مسنجر (۲۰۰۶) اشاره کرد.

اما ونوس اکسپرس مأموریت بی‌سابقه‌ی دیگری بود که توسط سازمان فضایی اروپا برای بررسی طولانی‌مدت جو زهره آغاز شد و در آوریل ۲۰۰۶ وارد مدار زهره شد. این کاوشگر مجهزبه هفت ابزار علمی متعدد بود و اطلاعات بی‌سابقه‌ای ارسال کرد.

مدارپیمای اکاتوسکی ژاپن در ۲۰ می ۲۰۱۰ پرتاب شد. این کاوشگر در ابتدا نتوانست در مدار زهره قرار بگیرد؛ اما پس از پنج سال دانشمندان کنترل مجدد آن را به دست گرفتند و توانستند آن را در مدار زهره قرار دهند. این مدارپیما به بررسی جو زهره می‌پردازد.

ونوس اکسپرس، مأموریتی بی‌سابقه

ونوس اکسپرس، اولین مأموریت سازمان فضایی اروپا به زهره و دومین مأموریت این سازمان به خورشید بود. این فضاپیمای ۱.۲تنی، مدت هشت سال به دور زهره چرخید و الگوهای طولانی‌مدت جوی این سیاره را زیرنظر گرفت و از ابزارهای متعددی برای بررسی شرایط ابرها و سطح زهره استفاده کرد. مأموریت ونوس اکسپرس در دسامبر ۲۰۱۴ و پس از اتمام سوخت این فضاپیما به پایان رسید.

این فضاپیما به اطلاعات مهمی ازجمله وجود شفق‌های قطبی پی برد؛ این در حالی است که زهره فاقد میدان مغناطیسی لازم برای حفظ شفق‌ها است. ونوس اکسپرس در تاریخ ۱۱ آوریل ۲۰۰۶ پس از طی ۴۰۰ میلیون کیلومتر به مقصد رسید. مدت مأموریت این فضاپیما ۴۸۶ روز بود. شرایط زهره برای فرود کاوشگر بسیار نامساعد است (به‌دلیل دمای بالای سطح). ازطرفی، ابرهای متراکم زهره هم امکان رصد سطحی آن را نمی‌دهند.

ونوس اکسپرس از ابزارهای تصویربرداری طول‌موج فرابنفش تا فروسرخ برای عکاسی از سطح زهره استفاده کرد. این کاوشگر مجهزبه یک تحلیلگر پلاسما، مغناطیس‌سنج و یک ژرفاسنج رادار هم بود تا بتواند به اندازه‌گیری جوی و محیط پیرامون سیاره بپردازد. در ادامه‌ی این مأموریت، شواهدی از یک گرداب در اطراف قطب جنوب این سیاره گزارش شد که مشابه گرداب دیگری در قطب شمال آن بود. در ماه ژوئن، سازمان فضایی اروپا خبر از کشف یک گرداب جوی موسوم‌به چشم مضاعف در اطراف قطب جنوب زهره داد.

در سال ۲۰۱۱، تغییراتی در این گرداب مشاهده شد. شکل این گرداب گاهی به‌شکل عدد 8 انگلیسی و گاهی به شکل حرف S بود. به عقیده‌ی دانشمندان، دلیل شکل‌گیری این گرداب‌ها، جریان‌های موجود در مدار نصف‌النهار و قطب‌های این سیاره است.

کاوشگر ونوس اکسپرس: شبیه‌سازی از پرتاب تا رسیدن به مقصد

ازآنجاکه ابرهای زهره بسیار ضخیم هستند و نفوذ به آن‌ها کار دشواری است، ونوس اکسپرس از یک روش دیگر برای بررسی سطح سیاره استفاده کرد. در سال ۲۰۰۶، پژوهشگرها توانستند گرمای منتشر‌شده از پوسته‌ی مذاب این سیاره را دریافت کنند. گرمای فروسرخ می‌تواند ازطریق حفره‌های مشخصی در جو سیاره عبور کند و وارد فضا شود و فضاپیما این گرما را حس می‌کند. ازاین‌رو دانشمندان توانستند اولین نقشه‌ی دمایی از نیم‌کره‌جنوبی زهره را بسازند.

تا سپتامبر ۲۰۰۷، ونوس اکسپرس ۵۰۰ روز در مدار بود و مأموریت آن تمدید شد. باوجود محیط تشعشعات متراکم اطراف سیاره، فضاپیما در وضعیت خوبی قرار داشت و اطلاعات جدیدی در مورد جو متغیر سیاره ارسال می‌کرد.

مشاهدات جدید، نشان‌دهنده‌ی تغییرات روزانه در جریان‌های هوای زهره بودند. علاوه‌براین، دانشمندان ایزوتوپ جدیدی از کربن‌دی‌اکسید کشف کردند که نقش مهمی در اثر گلخانه‌ای این سیاره دارد.

ونوس اکسپرس در سال‌های بعدی شواهدی‌از وجود آتشفشان‌ها کشف کرد (ازطریق بررسی سولفوریک اسید، یکی از فرآورده‌های متداول آتشفشان‌ها) و پدیده‌های عجیبی مثل طوفان‌ها را بررسی کرد. در مارس ۲۰۱۲، ونوس اکسپرس موقتا دید خود را به‌دلیل یک طوفان خورشیدی عظیم از دست داد. دوربین‌های ردیابی ستاره‌ای به فضاپیما کمک کردند در مسیر صحیح قرار بگیرد؛ اما فضاپیما دید خود را از دست داده بود.

درست یک‌ماه بعد، پژوهشگرها متوجه شدند زهره بدون داشتن میدان مغناطیسی، شفق قطبی تولید می‌کند. به این صورت توانستند نورهای عجیب زهره را که فضاپیما در طی سال‌های قبل ارسال کرده بود، توضیح دهند. زهره دارای یک دم مغناطیسی است که هنگام برخورد ذرات خورشید به یونوسفر دیده می‌شود. یونوسفر بخشی از جو فوقانی سیاره است که حاوی یون‌های باردار الکتریکی است.

براساس مشاهدات ونوس اکسپرس، اتصال مغناطیسی با دم منجربه ایجاد یک حباب پلاسمای مغناطیسی با عرض ۳۴۰۰ کیلومتر شده که تنها ۹۴ ثانیه دوام آورده است. ونوس اکسپرس بین ژوئن و ژوئیه ۲۰۱۴، به بررسی جو فوقانی زهره پرداخت. هدف این بررسی دستیابی‌به اطلاعات بیشتری از خصوصیات جوی زهره بود. در همان سال، فعالیت این فضاپیما به‌دلیل اتمام سوخت برای همیشه به پایان رسید.

مأموریت‌های آینده

زهره یک جهنم زیبا است: ابرهای آن از سولفوریک اسید تشکیل شده‌اند و سطح آن به‌اندازه‌ای داغ است که حتی می‌تواند سرب را هم ذوب کند. بادهای آن شدید و طوفان‌زا هستند؛ به‌همین‌دلیل هیچ‌کدام از ربات‌های کاوشگر نتوانسته‌اند بیش از دو ساعت روی سطح خشن این سیاره دوام بیاورند، اما دانشمندان به‌دنبال درک بهتری از رویدادهای سطحی این سیاره هستند و به‌همین‌سو، برنامه‌‌ی آینده‌ی آن‌ها فرود سطح‌نشین‌های قوی روی سیاره است.

سازمان فضایی روسیه و ناسا درحال مذاکره برای ساخت سطح‌نشینی هستند که بتواند از محیط کشنده‌ی این سیاره جان سالم به‌در ببرد و نه‌تنها چند روز بلکه چند ماه دوام بیاورد و داده‌هایی را در مورد این دنیای خشن ارسال کند. این فرایند متمرکز بر فهرستی از ابزارهای علمی متعدد است.

سؤال اساسی دیگر این است که سطح‌نشین چگونه می‌تواند خود را از فعالیت‌های آتش‌فشانی زهره نجات دهد. دانشمندان شواهد متعددی مبنی‌بر وجود فعالیت‌های آتش‌فشانی در سطح زهره مشاهده کرده‌اند. ازجمله‌ی این شواهد می‌توان به وجود کانال گدازه‌ای اشاره کرد. بنابراین ممکن است سطح‌نشین با موانعی روبه‌رو شود که حتی تاکنون مشخص نشده‌اند.

اما خبر خوب این است که با وجود تمایل بیشتر ناسا به مأموریت‌های مریخ، رسیدن به زهره آسان‌تر است. برای مثال، بارها از زهره به‌عنوان منبع جاذبه‌ای مأموریت‌های دیگر استفاده شده است. از طرفی هم هنوز سؤال‌ها و رازهای حل‌نشده‌ای درمورد این سیاره وجود دارد.