Los astrónomos descubren un aumento espectacular de ciertos gases en la atmósfera de Venus
Los investigadores han descubierto un aumento inesperado en la abundancia de dos variantes de moléculas de agua en la mesosfera de Venus. Este fenómeno desafía nuestra comprensión de la historia del agua de Venus y la posibilidad de que alguna vez fuera habitable en el pasado.
Gracias a las observaciones del instrumento de Ocultación Solar en el Infrarrojo (SOIR, Solar Occultation in the Infrared) a bordo de la sonda espacial Venus Express de la Agencia Espacial Europea (ESA), los investigadores han descubierto un aumento inesperado en la abundancia de dos variantes de moléculas de agua (H2O y HDO) y su relación HDO/ H2O en la mesosfera de Venus.
Venus: el gemelo de la Tierra en condiciones extremas
En la actualidad, Venus es un planeta seco y hostil. Tiene presiones casi 100 veces superiores a las de la Tierra y temperaturas de unos 460 °C.
Su atmósfera, cubierta por densas nubes de ácido sulfúrico y gotitas de agua, es extremadamente seca. La mayor parte del agua se encuentra debajo y dentro de estas capas de nubes. Sin embargo, es posible que Venus haya albergado en el pasado tanta agua como la Tierra.
"A Venus se le suele llamar el gemelo de la Tierra debido a su tamaño similar", señala Hiroki Karyu, investigador de la Universidad de Tohoku. "A pesar de las similitudes entre los dos planetas, ha evolucionado de forma diferente. A diferencia de la Tierra, Venus tiene condiciones superficiales extremas".
La investigación de las abundancias de H2O y su contraparte deuterada HDO (isótopologos) revela información sobre la historia del agua en Venus. Se acepta generalmente que Venus y la Tierra inicialmente tenían una relación HDO/ H2O similar. Sin embargo, la relación observada en la atmósfera de Venus (por debajo de los 70 km) es 120 veces mayor, lo que indica un enriquecimiento significativo de deuterio a lo largo del tiempo.
Este enriquecimiento se debe principalmente a que la radiación solar descompone los isotopólogos del agua en la atmósfera superior , produciendo átomos de hidrógeno (H) y deuterio (D). Como los átomos de H escapan al espacio con mayor facilidad debido a su menor masa, la relación HDO/ H2O aumenta gradualmente.
Para determinar la cantidad de H y D que se escapan al espacio, es fundamental medir las cantidades de isotopólogos del agua a alturas donde la luz solar puede descomponerlos, lo que ocurre por encima de las nubes a altitudes superiores a ~70 km.
El estudio, publicado ahora en Proceedings of the National Academy of Sciences, encontró dos resultados sorprendentes:
- Las concentraciones de H2O y HDO aumentan con la altitud entre 70 y 110 km, y
- La relación HDO/ H2O aumenta significativamente en un orden de magnitud en este rango, alcanzando niveles más de 1.500 veces superiores a los de los océanos de la Tierra.
Un mecanismo propuesto para explicar estos hallazgos involucra el comportamiento de los aerosoles de ácido sulfúrico hidratado (H2SO4). Estos aerosoles se forman justo por encima de las nubes, donde las temperaturas caen por debajo del punto de rocío del agua sulfurada, lo que lleva a la formación de aerosoles enriquecidos con deuterio.
Estas partículas se elevan a mayores altitudes, donde el aumento de temperatura hace que se evaporen, liberando una fracción más significativa de HDO en comparación con H2O. Luego, el vapor se transporta hacia abajo, reiniciando el ciclo.
El estudio destaca dos puntos clave. En primer lugar, las variaciones de altitud desempeñan un papel crucial en la localización de los reservorios de D y H. En segundo lugar, el aumento de la relación HDO/ H2O aumenta en última instancia la liberación de deuterio, lo que repercute en la evolución a largo plazo de la relación D/H. Estos hallazgos alientan la incorporación de procesos dependientes de la altitud en los modelos para realizar predicciones precisas sobre la evolución de D/H.
Comprender la evolución de la habitabilidad de Venus y la historia del agua nos ayudará a entender los factores que hacen que un planeta se vuelva habitable, para que sepamos cómo evitar que la Tierra siga los pasos de su gemelo.
Referencia
Arnaud Mahieux et al, Unexpected increase of the deuterium to hydrogen ratio in the Venus mesosphere, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2401638121