Las próximas misiones a Venus nos hablarán de mundos habitables en otros lugares

NASA/Jet Propulsion Laboratory-Caltech, y NASA

Cuando las misiones DAVINCI+ y VERITAS a Venus fueron dado luz verde por la NASA la semana pasada , la comunidad científica quedó atónita. La mayoría esperaba que la NASA, que no había lanzado una misión dedicada a Venus en 30 años, enviaría al menos una misión al segundo planeta desde el sol para fines de la década. Dos misiones, sin embargo, asombraron a todos.

Tal vez la NASA anticipó algo que apenas estamos asimilando: DAVINCI+ y VERITAS tendrán un tremendo impacto no solo en lo que respecta a la exploración de Venus y el sistema solar, sino también en lo que respecta a nuestra comprensión de los mundos exteriores habitables y con vida. nuestro propio sistema solar.

A medida que nuestros descubrimientos de exoplanetas continúan acumulándose (y hemos visto más de 11.000 posibles exoplanetas hasta ahora) necesitamos saber si es más probable que un planeta del tamaño de la Tierra se parezca a la Tierra, o más probable que se parezca a Venus. No sabemos cuál de esos resultados es el esperado o probable, dice Paul Byrne, científico planetario de la Universidad Estatal de Carolina del Norte. Y para descubrir eso, necesitamos entender mucho mejor a Venus.

La mayoría de los científicos estarían de acuerdo en que cualquier exoplaneta habitable necesitaría agua.

Con temperaturas superficiales de 471 °C y presiones superficiales 89 veces peores que las de la Tierra, parece imposible que el agua haya existido alguna vez en Venus. Pero Venus y la Tierra tienen aproximadamente el mismo tamaño, las mismas edades, y nuestra mejor suposición es que están hechos de materiales comparables y nacieron con condiciones iniciales muy similares. Venus está un 30% más cerca del sol que la Tierra, lo cual es significativo, pero no abrumadoramente. Y, sin embargo, después de 4500 millones de años, a estos dos planetas les ha ido de manera muy diferente.

De hecho, cada vez hay más pruebas de que Venus podría haber albergado agua hace mucho tiempo. Las misiones Pioneer Venus lanzadas en 1978 realizaron algunas mediciones tentadoras de la relación deuterio-hidrógeno en la atmósfera, lo que sugiere que Venus había perdido una tonelada de agua con el tiempo. Pero nunca tuvimos una misión adecuada que pudiera estudiar esta historia del agua en Venus, buscar características antiguas de flujo de agua en la superficie o comprender si poseía el tipo de condiciones geológicas y climatológicas que son esenciales para el agua y las condiciones habitables. .

Puede haber habido dos mundos habitables uno al lado del otro durante un tiempo desconocido en nuestro sistema solar, dice Giada Arney, investigadora principal adjunta de DAVINCI+. Aunque Venus es inhabitable hoy en día, el hecho de que haya sido habitable en algún momento significa que no siempre estuvo destinado a un destino tan infernal si las circunstancias fueran un poco más favorables.

Y esas son buenas noticias sobre cómo evaluamos los exoplanetas distantes. Mirando más allá del sistema solar, esto también podría sugerir que los planetas habitables son más comunes de lo que anticipábamos anteriormente, dice Arney.

Hay dos teorías principales sobre lo que le sucedió a Venus, y ambas tienen implicaciones sobre lo que podríamos esperar en otros exoplanetas. La primera, consistente con nuestras observaciones actuales, pero limitadas, es que Venus comenzó como un desastre desde el principio y nunca cedió. Mire, cuanto más cerca orbita un planeta a su estrella anfitriona, más probable es que gire lentamente (o incluso bloqueado por marea donde un lado mira permanentemente a la estrella, como la luna está alrededor de la Tierra).

Los rotadores lentos como Venus generalmente tienen más dificultades para mantener un clima global que sea fresco y cómodo, y durante un tiempo se supuso que esto era probablemente lo que hacía que Venus se volviera caliente e insoportable. Los rayos del sol bombardearon el planeta con calor y una atmósfera rica en vapor nunca se condensó en agua líquida en la superficie. Mientras tanto, los gases de dióxido de carbono, agua y dióxido de azufre en el aire funcionaron como gases de efecto invernadero que solo sirvieron para atrapar todo ese calor. Y permaneció así durante 4 mil millones de años, más o menos.

Luego hay una nueva teoría que ha sido desarrollada recientemente por Michael Way y otros en el Instituto Goddard de Estudios Espaciales de la NASA. Ese modelo muestra que si realiza algunos pequeños ajustes en los climas de estos planetas, pueden desarrollar formas de nubes del largo de un hemisferio que enfrentan constantemente a la estrella anfitriona. reflejando mucho calor estelar . Como resultado, un planeta como Venus permanece templado y el vapor atmosférico se condensa en océanos líquidos en la superficie. El trabajo de Way muestra que una vez que llega a este punto, el planeta puede autorregular su temperatura siempre que otros procesos similares a los de la Tierra, como la tectónica de placas (que ayuda a eliminar el dióxido de carbono de la atmósfera) puedan mitigar la acumulación de gases de efecto invernadero.

Es una hipótesis complicada, llena de advertencias. Y si Venus es evidencia de que los rotadores lentos pueden desarrollar condiciones más habitables, también es evidencia de que estas condiciones son frágiles y potencialmente fugaces. Las personas que creen en el modelo de Way piensan que lo que probablemente sucedió en Venus es que una gran cantidad de Actividad volcánica abrumó el planeta con carbono y convirtió la atmósfera en un 96% de dióxido de carbono, anulando cualquier alivio que pudiera proporcionar la tectónica de placas.

Y, sin embargo, es una hipótesis que vale la pena probar a través de DAVINCI+ y VERITAS porque, como señala Arney, muchos de los exoplanetas potencialmente habitables que hemos descubierto son rotadores lentos que orbitan estrellas de baja masa. Debido a que estas estrellas son más tenues, los planetas generalmente deben orbitar cerca de ellas para recibir suficiente calor para permitir la formación de agua líquida. Si forman nubes del tamaño de un hemisferio, podrían preservar climas habitables. Actualmente, la única forma en que podemos probar si esta hipótesis tiene sentido es ver primero si pudo haber sucedido en Venus.

Pero antes de que podamos aplicar el modelo de Way a otros exoplanetas, debemos determinar si explica a Venus. DAVINCI+ descenderá a Venus y sondeará directamente la química y la composición de la atmósfera, así como también tomará imágenes de la superficie en su descenso. Debería poder recopilar el tipo de datos que nos ayuden a decirnos si Venus realmente estuvo húmedo antes en su vida, y también profundizar más en su historia climática y si realmente se podría haber formado una nube del largo de un hemisferio.

El orbitador VERITAS interrogará la geología del planeta, tomando imágenes de alta resolución a través de observaciones de radar que podrían detectar evidencia de terreno o accidentes geográficos creados por flujos de agua o tectónica pasada. El objetivo más emocionante podría ser la tesela: regiones montañosas muy deformadas que se cree que son las características geológicas más antiguas del planeta. Si VERITAS encuentra evidencia de océanos antiguos, o al menos, del tipo de actividad geológica que podría haber mantenido el planeta más templado hace mucho tiempo, respaldará la idea de que otros exoplanetas de rotación lenta podrían lograr las mismas condiciones.

Pensar en que van juntos realmente lo convierte en una especie de megamisión complementaria, dice Lauren Jozwiak, científica planetaria del Laboratorio de Física Aplicada de Johns Hopkins que está trabajando en la misión VERITAS. Esta idea de que querrías hacer mapas geológicos y sondeos atmosféricos ha sido el corazón de cómo querrías investigar Venus, dice Jozwiak.

En última instancia, si Venus siempre fue inhabitable, entonces la razón probablemente tenga que ver con su proximidad al sol. Entonces, cualquier exoplaneta de tamaño similar que esté proporcionalmente cerca de su propia estrella probablemente será como Venus. Y sería mejor centrar más investigaciones en exoplanetas que están más alejados de sus estrellas.

Por otro lado, si Venus tuvo un período de enfriamiento antes de convertirse en un horno permanente, significa que deberíamos tomarnos en serio los exoplanetas de la zona de Venus, ya que aún pueden ser habitables. También sugiere que factores como la tectónica de placas y el vulcanismo juegan un papel fundamental en la mediación de las condiciones habitables, y también debemos encontrar formas de investigar estas cosas en mundos distantes.

Cuanto más reflexionamos sobre lo que DAVINCI+ y VERITAS podrían lograr, más parece que estamos subestimando lo emocionados que deberíamos estar. Estas próximas misiones cambiarán por completo nuestra forma de pensar sobre Venus y la formación planetaria en general, dice Jozwiak. Es un momento emocionante para descubrir si Venus es la 'tierra única y futura'.

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