چرا عطارد و ماه جو ندارند؟

سرعت فرار از سطح یک سیاره، سرعت اولیه ای است که یک جسم، چه موشک باشد چه ملکولهای گازی نیاز دارند تا بر گرانش آن سیاره غلبه کرده و به اعماق فضا بگریزد. برای زمین سرعت فرار حدود 11 کیلومتر بر ثانیه یا حدود 40200 کیلومتر بر ساعت است. به علت شباهتهای زیاد جرم و اندازه ی زهره به زمین، سرعت فرار این سیاره نیز، بسیار به این رقم نزدیک است. اجسامی که با این سرعت از زمین پرتاب نشده باشند، به زمین باز خواهند گشت اگرچه ممکن است قبل از سقوط ارتفاع زیادی هم پیدا کرده باشند. کمتر بودن جرم ماه به این معنی است که سرعت فرار کمتری هم دارد که حدود 8000 کیلومتر بر ساعت می باشد. برای مریخ و عطارد، سرعت فرار دو برابر ماه است ولی باز هم از زمین کمتر است.

در یک توده ی گاز مثل جو زمین، اتمها و ملکولها به طور دائمی به تمام جهات و با سرعت های کاملاً متفاوت در حرکتند. سرعت متوسط ملکولها و اتمها بوسیله ی دما تعیین می شود و با بالا رفتن دما افزایش می یابد. در یک دمای خاص همین ملکولهای سبکتر، سریعتر حرکت می کنند. بنابراین بطور متوسط ملکولهای هیدروژن، سریعتر از ایزوتوپ سنگین ترش دورتریم و همچنین بسیار سریعتر از ملکولهای سنگین اکسیژن حرکت می کنند.

طبق آنچه گفته شد می توان تصور کرد که هیدروژن خیلی راحت تر می تواند به سرعت فرار برسد و از جو سیاره بگریزد. البته ملکولهای گاز در جو زمین، طیف وسیعی از سرعتها را دارا می باشند. بعضی ها خیلی بالاتر از میانگین هستند و اینها تنها ملکولهایی هستند که از جو می گریزند. در یک روز گرم، سرعت متوسط ملکولهای اکسیژن در هوا در حدود 3 کیلومتر بر ثانیه است. در حالیکه سرعت ملکولهای سبکتر هیدروژن 13 کیلومتر بر ثانیه می باشد. در نتیجه فرار از جو برای هیدروژن بسیار راحت است و آهنگ کاهش آن نیز قابل اندازه گیری است. در مقابل اکسیژن به این راحتیها قادر به فرار نیست. آنچه واقعاً اهمیت دارد. دمای لایه ی فوقانی جو می باشد زیرا تنها منطقه ای است که گاز می تواند از آنجا بگریزد. این منطقه «اگزوسفر » نامیده می شود و در ارتفاع 480 کیلومتری سطح زمین قرار دارد.

به علت جرم کم ماه، گرانش در سطح آن یک ششم زمین است. این نیرو آنقدر ضعیف است که نمی تواند عناصر فرار تبخیر شده را به دام بیندازد. بنابراین، این عناصر در عوض ساختن اقیانوسها و جو برای ماه، به اعماق فضا گریخته اند. همچنین در مورد عطارد، سرعت فرار در سطح این سیاره دو برابر ماه است ولی آنقدر نیست که بتواند گازی را در اطراف خود نگه دارد. در مقابل برای مریخ، با وجود جرم کم، آنقدر از خورشید فاصله دارد که بسیار سرد شده و هنوز جو رقیقی را برای خود نگهداشته است؛ که در واقع بقایای جوی غلیظ تر است که در گذشته داشته است. به دلیل نزدیکتر بودن زهره به خورشید این سیاره تقریباً دو برابر زمین از خورشید انرژی دریافت می کند. دمای سطح آن - حتی آن زمان که خورشید جوان درخشندگی کمتری داشت – آنقدر زیاد بود که در سطحش آب نمی توانست بصورت مایع وجود داشته باشد. بخار آب در جو زهره بوسیله ی تابش فرابنفش خورشید به اتمهای سازنده اش یعنی هیدروژن و اکسیژن تجزیه شده و بیشتر اتمهای سبک هیدروژن به راحتی به فضا گریخته اند. اکسیژن هم با سایر اتمها ترکیب شده تا اکسیدهای متفاوتی تشکیل دهد. همچنین با گوگرد و مقداری از هیدروژن باقیمانده واکنش داده تا اسید سولفوریکی را تولید کند که ما امروزه در ابرهای جو زهره یافته ایم. در زمین فرآیندهای ژئوشیمیایی، دی اکسید کربنِ موجود در جو را از بین می برد. اما این فرآیند به وجود آب مایع وابسته است، بنابراین هرگز نمی تواند در زهره رخ دهد. طبق آنچه گفته شد زمین و زهره حتماً آغازی مشابه داشته اند ولی هر کدام به طرزی کاملاً متفاوت شکل گرفته اند. بطوریکه امروزه در بهترین حالت می توان سطح زهره را به جهنمی سوزان تشبیه کرد!

منبع:

D.R.Altschuler,

ترجمه:

پوریا رستمی پور

ویرایش و تنظیم برای تبیان:

ا.م.گمینی