La atmósfera de Venus es tan misteriosa como densa y abrasadora. Durante generaciones, los científicos han tratado de estudiarlo utilizando telescopios terrestres, misiones orbitales y ocasionalmente sondas atmosféricas. Y en 2006, la ESA Venus Express La misión se convirtió en la primera sonda en realizar observaciones a largo plazo de la atmósfera del planeta, lo que reveló mucho sobre su dinámica.
Con estos datos, un equipo de científicos internacionales, dirigido por investigadores de la Agencia de Exploración y Aeroespacial de Japón (JAXA), realizó recientemente un estudio que caracterizó los patrones de viento y nubes superiores en el lado nocturno de Venus. Además de ser el primero de su tipo, este estudio también reveló que la atmósfera se comporta de manera diferente en el lado nocturno, lo cual fue inesperado.
El estudio, titulado "Ondas estacionarias y características de movimiento lento en la noche Nubes superiores de Venus", apareció recientemente en la revista científica Astronomía de la naturaleza. Dirigido por Javier Peralta, el International Young Young Fellow de JAXA, el equipo consultó los datos obtenidos por Venus Express " conjunto de instrumentos científicos para estudiar los tipos de nubes, morfologías y dinámicas nunca antes vistas del planeta.
Si bien se han realizado muchos estudios de la atmósfera de Venus desde el aire, esta fue la primera vez que un estudio no se centró en el lado del planeta. Como explicó el Dr. Peralta en un comunicado de prensa de la ESA:
“Esta es la primera vez que hemos podido caracterizar cómo circula la atmósfera en el lado nocturno de Venus a escala global. Si bien la circulación atmosférica en el lado del planeta ha sido ampliamente explorada, aún quedaba mucho por descubrir sobre el lado nocturno. Descubrimos que los patrones de nubes allí son diferentes a los del lado del día y están influenciados por la topografía de Venus.“
Desde la década de 1960, los astrónomos han sido conscientes de que la atmósfera de Venus se comporta de manera muy diferente a la de otros planetas terrestres. Mientras que la Tierra y Marte tienen atmósferas que co-giran aproximadamente a la misma velocidad que el planeta, la atmósfera de Venus puede alcanzar velocidades de más de 360 km / h (224 mph). Entonces, mientras que el planeta tarda 243 días en girar una vez sobre su eje, la atmósfera tarda solo 4 días.
Este fenómeno, conocido como "súper rotación", esencialmente significa que la atmósfera se mueve más de 60 veces más rápido que el planeta mismo. Además, las mediciones en el pasado han demostrado que las nubes más rápidas se encuentran en el nivel superior de la nube, de 65 a 72 km (40 a 45 millas) sobre la superficie. A pesar de décadas de estudio, los modelos atmosféricos no han podido reproducir la súper rotación, lo que indica que algunas de las mecánicas eran desconocidas.
Como tal, Peralta y su equipo internacional, que incluía investigadores de la Universidad del País Vasco en España, la Universidad de Tokio, la Universidad de Kyoto Sangyo, el Centro de Astronomía y Astrofísica (ZAA) de la Universidad Técnica de Berlín y el Instituto de Astrofísica y Space Planetology en Roma: eligieron mirar el lado inexplorado para ver qué podían encontrar. Como lo describió:
“Nos centramos en el lado nocturno porque había sido poco explorado; podemos ver las nubes superiores en el lado nocturno del planeta a través de su emisión térmica, pero ha sido difícil observarlas correctamente porque el contraste en nuestras imágenes infrarrojas era demasiado bajo para captar suficientes detalles ".
Esto consistió en observar las nubes nocturnas de Venus con el espectrómetro de imágenes térmicas visibles e infrarrojas de la sonda (VIRTIS). El instrumento reunió cientos de imágenes simultáneamente y diferentes longitudes de onda, que el equipo combinó para mejorar la visibilidad de las nubes. Esto permitió al equipo verlos correctamente por primera vez, y también reveló algunas cosas inesperadas sobre la atmósfera nocturna de Venus.
Lo que vieron fue que la rotación atmosférica parecía ser más caótica en el lado nocturno que lo que se había observado en el pasado durante el día. Las nubes superiores también formaron diferentes formas y morfologías, es decir, patrones grandes, ondulados, irregulares, irregulares y similares a filamentos, y estaban dominadas por ondas estacionarias, donde dos ondas que se mueven en direcciones opuestas se cancelan entre sí y crean un patrón climático estático.
Las propiedades 3D de estas ondas estacionarias también se obtuvieron combinando datos VIRTIS con datos de radiociencia del experimento Venus Radio Science (VeRa). Naturalmente, el equipo se sorprendió al encontrar este tipo de comportamientos atmosféricos, ya que eran inconsistentes con lo que se ha observado habitualmente durante el día. Además, contradicen los mejores modelos para explicar la dinámica de la atmósfera de Venus.
Conocidos como modelos de circulación global (GCM), estos modelos predicen que en Venus, la súper rotación ocurriría de la misma manera tanto en el lado del día como en el lado de la noche. Además, notaron que las ondas estacionarias en el lado nocturno parecían coincidir con las características de gran elevación. Como explicó Agustín Sánchez-Lavega, investigador de la Universidad del País Vasco y coautor del artículo:
“Las ondas estacionarias son probablemente lo que llamaríamos ondas de gravedad, en otras palabras, ondas ascendentes generadas más abajo en la atmósfera de Venus que parecen no moverse con la rotación del planeta. Estas olas se concentran sobre áreas empinadas y montañosas de Venus; Esto sugiere que la topografía del planeta está afectando lo que sucede muy arriba en las nubes.“
Esta no es la primera vez que los científicos han detectado un posible vínculo entre la topografía de Venus y su movimiento atmosférico. El año pasado, un equipo de astrónomos europeos produjo un estudio que mostró cómo los patrones climáticos y las olas crecientes en el lado del día parecían estar directamente relacionados con las características topográficas. Estos hallazgos se basaron en imágenes UV tomadas por la Venus Monitoring Camera (VMC) a bordo del Venus Express.
Encontrar algo similar sucediendo en el lado nocturno fue algo sorprendente, hasta que se dieron cuenta de que no eran los únicos que los detectaron. Como lo indicó Peralta:
“Fue un momento emocionante cuando nos dimos cuenta de que algunas de las características de la nube en las imágenes de VIRTIS no se movían junto con la atmósfera. Tuvimos un largo debate sobre si los resultados fueron reales, ¡hasta que nos dimos cuenta de que otro equipo, dirigido por el coautor Dr. Kouyama, también había descubierto de forma independiente nubes estacionarias en el lado nocturno utilizando la Instalación de Telescopio Infrarrojo (IRTF) de la NASA en Hawai! Nuestros hallazgos se confirmaron cuando la nave espacial Akatsuki de JAXA se insertó en órbita alrededor de Venus e inmediatamente detectó la mayor onda estacionaria jamás observada en el Sistema Solar en el lado de Venus.“
Estos hallazgos también desafían los modelos existentes de ondas estacionarias, que se espera que se formen a partir de la interacción del viento en la superficie y las características de la superficie de alta elevación. Sin embargo, las mediciones anteriores realizadas por la era soviética Venera los aterrizadores han indicado que los vientos en la superficie pueden ser demasiado débiles para que esto suceda en Venus. Además, el hemisferio sur, que el equipo observó para su estudio, tiene una elevación bastante baja.
Y como indicó Ricardo Hueso, de la Universidad del País Vasco (y coautor del artículo), no detectaron las ondas estacionarias correspondientes en los niveles inferiores de las nubes. "Esperábamos encontrar estas ondas en los niveles inferiores porque las vemos en los niveles superiores, y pensamos que se elevaban a través de la nube desde la superficie", dijo. "Sin duda, es un resultado inesperado, y todos tendremos que volver a visitar nuestros modelos de Venus para explorar su significado".
A partir de esta información, parece que la topografía y la elevación están vinculadas cuando se trata del comportamiento atmosférico de Venus, pero no de manera consistente. Entonces, las ondas estacionarias observadas en el lado nocturno de Venus pueden ser el resultado de algún otro mecanismo no detectado en el trabajo. Por desgracia, parece que la atmósfera de Venus, en particular, el aspecto clave de la súper rotación, todavía tiene algunos misterios para nosotros.
El estudio también demostró la efectividad de combinar datos de múltiples fuentes para obtener una imagen más detallada de la dinámica de un planeta. Con mejoras adicionales en la instrumentación y el intercambio de datos (y quizás otra misión o dos en la superficie) podemos esperar obtener una imagen más clara de lo que está impulsando la dinámica atmosférica de Venus en poco tiempo.
Con un poco de suerte, todavía puede llegar un día en que podamos modelar la atmósfera de Venus y predecir sus patrones climáticos con la misma precisión que los de la Tierra.
