Volando sobre el mundo de nubes

Volando sobre el mundo de nubes

Por :Diego Díaz Fidalgo

El 20 de abril de 2006, después de su primera órbita elongada de 9 días alrededor de Venus, la Venus Express de la ESA empezó a acercarse al planeta, hasta alcanzar su órbita definitiva de 24 horas de duración el 7 de mayo.

Durante este tiempo, y hasta hoy, la nave ha estado trabajando incesantemente: los nuevos datos que llegan ya están proporcionando los primeros atisbos de características planetarias nunca antes vistas.

Si bien tomar las primeras imágenes claras del vórtice de doble ojo del polo sur de Venus (capturadas por la Venus Express durante su primera órbita) ya era una primicia en la historia de la exploración planetaria y una sorpresa muy agradable para los científicos, nadie podía esperar que el vórtice tuviera una estructura aún más compleja de lo que se había previsto.

Las imágenes en infrarrojo tomadas por el espectrómetro ultravioleta/visible/infrarrojo cercano (Ultraviolet/Visible/Near-Infrared spectrometer, VIRTIS) a bordo de la nave no sólo proporcionaron la primera imagen clara del vórtice, sino que también proporcionó una mejor comprensión del mismo cuando la Venus Express sobrevoló el polo sur a finales de mayo este año.

VIRTIS es un instrumento que puede operar a diferentes longitudes de onda. Cada longitud de onda de infrarrojos proporciona una visión de Venus a diferente altitud, como una 'sección transversal'. 'Cuando miramos en este gigantesco vórtice a diferentes profundidades nos dimos cuenta de cuánto varía su forma con la altitud', dijo Pierre Drossart, co-investigador principal de VIRTIS, del Observatorio de París, Francia. 'Es como si estuviésemos viendo diferentes estructuras, en lugar de sólo una. Y los nuevos datos que hemos empezado a recoger y analizar revelan diferencias aún mayores'.

La razón por la que la morfología del vórtice varía tanto a lo largo de la vertical no se ha explicado aún. 'Por eso estamos organizando una campaña para observar el vórtice del polo sur, dedicada por entero a resolver este inesperado enigma', dijo Giuseppe Piccioni, co-investigador principal de VIRTIS. 'Primero queremos entender cómo está organizada la estructura (en realidad, con VIRTIS estamos construyendo una auténtica visualización tridimensional del vórtice). Después esperamos ser capaces de comprender mejor cuáles son las fuerzas impulsoras que le dan forma'.


Rastreando nubes y viento

Mientras la Venus Express sobrevolaba el planeta, muchos otros detalles de la densa atmósfera han empezado a surgir también. Tanto la cámara de monitorización de Venus (Venus Monitoring Camera, VMC) como VIRTIS empezaron a monitorizar el sistema de nubes y a realizar el seguimiento de su compleja dinámica, al tiempo que los espectrómetros Spica/SOIR comenzaron a obtener información sobre la composición y la temperatura de la atmósfera.

Imágenes en ultravioleta de la cámara VMC la compleja morfología de la cubierta nubosa, caracterizada por bandas muy delgadas de bajo contraste, probablemente debido a la presencia de vientos fuertes que producen estructuras alargadas. También puede apreciarse un conjunto de patrones de 'ondas' periódicos en las nubes, debidos posiblemente a las variaciones locales de temperatura y presión, o a algún tipo de fuerzas de marea.

Una de las principales confirmaciones del primer conjunto de datos que los científicos están analizando es la detección de los denominados 'sumideros de UV' (marcas ultravioleta en la parte alta de la nube, visibles también como zonas más oscuras en la imagen de mosaico de la VMC). Se llaman así porque absorben casi la mitad de la energía solar que recibe el planeta. La misteriosa sustancia que causa esta absorción es aún un auténtico misterio para los científicos.

'Comprender cuál es el origen de estas marcas ultravioleta y qué hace que su poder de absorción sea tan alto es uno de los principales objetivos de la Venus Express', dijo Wojciech J. Markiewicz, investigador principal de VMC, del instituto Max Planck para la investigación del Sistema Solar en Lindau, Alemania. 'Ahora hemos confirmado que podemos efectivamente verlas, así que podemos empezar a trabajar para comprender cuál es su origen. Dada su asombrosa capacidad de absorción, son muy importantes para entender el equilibrio global térmico y de radiación del planeta, así como la dinámica atmosférica'.

El seguimiento del movimiento de las nubes y el comienzo de la caracterización de la velocidad del viento es un ejercicio que los científicos de la Venus Express ya han iniciado. Una espectacular vista nocturna de las capas atmosféricas bajas y media en latitudes bajas (entre 20º y 90º sur) realizada por VIRTIS muestra nubes que son claramente empujadas por el viento.

'Ahora podemos hacer una primera estimación cualitativa de los campos de viento y su circulación que, reconfortantemente, coincide con las anteriores mediciones realizadas por la misión Galileo sobre el polo norte', continúa Giuseppe Piccioni. 'Ahora estamos recopilando más datos de la atmósfera a diferentes profundidades para poder proporcionar los primeros valores precisos, probablemente en un futuro cercano'.

'También estamos recopilando los primeros detalles sobre los componentes químicos minoritarios de la atmósfera, como monóxido de carbono', añadió Pierre Drossart. 'Con VIRTIS podemos ver a mayor profundidad en la atmósfera del hemisferio sur que en cualquiera de las misiones anteriores, y hemos comenzado a recoger datos sobre la composición química de la baja atmósfera, aún desconocida, para tener una visión de conjunto. El estudio de la variación de componentes minoritarios a diferentes profundidades y latitudes es también un indicador muy útil del movimiento atmosférico global'.

Sorpresa en el 'techo' atmosférico

Al mirar a las capas superiores de la atmósfera con la Venus Express, los científicos han resultado sorprendidos una vez más. se sabe, de hecho, que la atmósfera de Venus tiene unos 20 kilómetros de espesor y se extiende hasta una altitud de unos 65 kilómetros sobre la superficie del planeta. Las primeras medidas de 'ocultación estelar' que se realizaron gracias al espectrómetro SpicaV, revelaron que en el lado nocturno la cubierta de nubes realmente se extiende hasta 90 kilómetros de altitud en la forma de una niebla completamente opaca, y continúa como una niebla más clara hasta 105 kilómetros.

La ocultación estelar es una técnica que permite determinar la composición de la atmósfera de un planeta viendo la 'puesta' de una estrella seleccionada a través de la propia atmósfera. 'En la Tierra la atmósfera ya se vuelve perfectamente clara a partir de los 20 kilómetros de altitud', dijo Jean-Loup Bertaux, investigador principal de SpicaV/SOIR, del servicio de aeronáutica del CNRS, Francia.

'Estamos realmente asombrados de ver la inesperada altitud que puede llegar a alcanzar la niebla de Venus. En realidad, en la Tierra, como en Venus, a 20 kilómetros es posible en ocasiones ver gotículas de ácido sulfúrico. En la Tierra provienen de erupciones volcánicas. Nos hace preguntarnos si en Venus, donde las gotículas forman nubes muy compactas, su origen es también volcánico'.

El fenómeno de la niebla puede deberse a la condensación de agua en cristales de hielo en el lado nocturno, pero es demasiado pronto para desechar otras explicaciones. 'Ahora necesitamos recoger y estudiar más datos para entender este fenómeno de la atmósfera nocturna, una zona que, antes de SpicaV, estaba prácticamente sin explorar', concluyó.

Bartaux expresó también su satisfacción por la detección en la atmósfera de 'agua pesada' (una molécula similar al agua, pero de mayor masa) gracias al espectrómetro SOIR. 'la detección de agua pesada en la atmósfera de un planeta, y su porcentaje en relación al de agua normal, es importante para entender cuánta agua había en el planeta en el pasado, y cuánta se ha ido', añadió Bertaux.

'La cantidad de vapor de agua presente hoy en día en la atmósfera de Venus sería suficiente para cubrir el planeta con una capa líquida de 3 centímetros de profundidad. Si descubrimos que el agua pesada (el remanente del agua original) está presente en grandes cantidades en las capas superiores de la atmósfera, donde puede escapar con mayor facilidad entonces la cantidad de agua en el pasado bien podría corresponderse con una capa de hasta unos pocos cientos de metros de profundidad', concluyó Bertaux.

Estudiar el proceso de escape atmosférico en Venus es en realidad uno de los principales objetivos de otro de los instrumentos de la Venus Express: ASPERA (Analyzer of Space Plasma and Energetic Atoms, Analizador de plasma espacial y átomos energéticos). El instrumento ya ha detectado el escape masivo de oxígeno y ha seguido las trayectorias de otros iones planetarios como el helio de carga unitaria.

'Esta detección temprana confirma la intensa interacción entre el entorno solar y la atmósfera de Venus, un planeta sin campo magnético planetario que lo proteja del viento solar', dijo Stanislav Barabash, investigador principal de ASPERA, del instituto sueco de física espacial en Kiruna, Suecia. 'El estudio de esta interacción proporcionará importantes pistas sobre el complejo conjunto de mecanismos por los que los gases atmosféricos se pierden en el espacio, y sobre la influencia que esto haya podido tener en el clima de Venus en una escala de tiempo geológica', concluyó.

El estado de la nave

El 4 de julio de 2006 la Venus Express aprobó un importante examen. La ESA declaró la finalización de la fase de entrada en órbita y que la nave había cumplido los requisitos para entrar oficialmente en la fase operacional de su misión científica.

La fase de entrada en servicio en Venus, iniciada el 7 de mayo cuando la Venus Express alcanzó su órbita definitiva de 24 horas alrededor del planeta y concluida el 4 de junio de este año, consiste en una serie de operaciones que tienen por objetivo validar el funcionamiento de la nave y sus sistemas en el entorno de Venus, de sus instrumentos científicos y de todos los sistemas terrestres y operativos.

La nave y los instrumentos están demostrando un buen comportamiento en general. Sin embargo, uno de los instrumentos de a bordo, el espectrómetro Fourier planetario (PFS, Planetary Fourier Spectrometer), mostró un mal funcionamiento que no pudo ser reparado aún tras una serie de intentos realizados hasta ahora en el espacio. El escáner del PFS, el espejo necesario para que el instrumento pueda apuntar, está bloqueado actualmente en la posición de cerrado, impidiendo que el espectrómetro 'vea' sus objetivos.

La mesa de revisión de entrada en servicio abordó una serie de actividades y ulteriores pruebas en órbita que se llevarán a cabo en los próximos meses, así como una serie de investigaciones independientes para examinar el origen del problema. Mientras tanto, otros instrumentos cubrirán algunos de los objetivos del PFS.

El PFS se ha diseñado para medir la composición química y la temperatura de la atmósfera de Venus. También puede medir la temperatura en superficie, y así buscar actividad volcánica.

Para más información:

Hakan Svedhem, Científico del proyecto Venus Express de la ESA
Email: hakan.svedhem @ esa.int

Giuseppe Piccioni, co-investigador principal de VIRTIS, IASF-CNR, Roma, Italia
Email: giuseppe.piccioni @ iasf-roma.inaf.it

Pierre Drossart, co-investigador principal de VIRTIS, Observatorio de París, Francia
Email: pierre.drossart @ obspm.fr

Jean-Loup Bertaux, Investigador principal de SpicaV, Servicio de aeronáutica del CNRS, Verrières-le-Buisson, Francia
Email: Jean-Loup.Bertaux @ aerov.jussieu.fr

Wojciech Markiewicz, Investigador principal de VMC, Instituto Max Planck para la investigación del Sistema Solar, Lindau, Alemania
Email: markiewicz @ linmpi.mpg.de

Stanislav Barabash, Investigador principal de ASPERA, Instituto sueco de física espacial, Kiruna, Suecia
Email: stas @ irf.se

Vittorio Formisano, Investigador principal de PFS, IFSI-CNR, Roma, Italia
Email: formisan @ ifsi.rm.cnr.it