Venus, el segundo planeta del sistema solar, es a menudo llamado el «gemelo» de la Tierra debido a su tamaño y composición similar. Sin embargo, las condiciones atmosféricas en Venus son radicalmente diferentes y extremadamente hostiles.
La atmósfera de Venus es una de las características más distintivas y misteriosas del planeta. Compuesta principalmente de dióxido de carbono (CO2), esta atmósfera es extremadamente densa y pesada, con una presión en la superficie aproximadamente 92 veces mayor que la de la Tierra. Esta presión es equivalente a estar a 900 metros bajo el agua en la Tierra. La atmósfera de Venus también contiene pequeñas cantidades de nitrógeno, dióxido de azufre, y otros compuestos químicos.
Las temperaturas en la superficie de Venus pueden alcanzar hasta 467 ºC, suficientemente calientes como para derretir el plomo. Esta temperatura se mantiene constante tanto en el lado diurno como en el nocturno del planeta, debido a un efecto invernadero descontrolado. Los vientos en las capas superiores de la atmósfera pueden alcanzar velocidades de hasta 360 kilómetros por hora, creando un fenómeno conocido como «superrotación», donde la atmósfera circula el planeta más rápido que su propia rotación.
La combinación de una densa atmósfera de CO2 y la presencia de nubes de ácido sulfúrico contribuyen a un efecto invernadero extremo, atrapando el calor y elevando la temperatura superficial a niveles infernales. A diferencia de la Tierra, donde el efecto invernadero modera las temperaturas, en Venus, este fenómeno ha llevado a un calentamiento descontrolado, haciendo del planeta un lugar inhóspito. La combinación de un efecto invernadero extremo, la superrotación atmosférica, y la absorción diferencial de la radiación solar crea un perfil térmico único que hace de Venus uno de los planetas más interesantes y hostiles de nuestro sistema solar.
Capas de la atmósfera de Venus
Troposfera
La troposfera de Venus se extiende desde la superficie hasta aproximadamente 50 kilómetros de altitud. En esta capa, la temperatura disminuye con la altitud a un ritmo similar al gradiente adiabático seco en la Tierra. Este gradiente es aproximadamente de 7-8 ºC/km mientras que el terrestre llega a los 9,6 ºC/km. Sin embargo, las temperaturas en la base de la troposfera son extremadamente altas debido al efecto invernadero, alcanzando alrededor de 467 ºC en la superficie.
Mesosfera:
La mesosfera se encuentra entre 50 y 100 kilómetros de altitud. Aquí, el gradiente térmico se invierte inicialmente, y la temperatura sigue disminuyendo con la altitud, pero a un ritmo más lento. En la mesosfera media y alta, las temperaturas pueden bajar hasta unos -45 a -170 ºC, dependiendo de la altitud y las condiciones locales. Este enfriamiento se debe a la menor absorción de radiación solar y la disminución de la presión atmosférica.
Termosfera:
La termosfera se encuentra por encima de los 100 kilómetros. En esta capa, el gradiente térmico cambia nuevamente y la temperatura comienza a aumentar con la altitud debido a la absorción de radiación solar de alta energía y la interacción con el viento solar. Las temperaturas en la termosfera pueden alcanzar hasta 300-400 grados Celsius o más, pero debido a la baja densidad del gas, el calor no se transfiere de la misma manera que en capas más bajas.
Exosfera:
La exosfera es la capa más externa de la atmósfera de Venus, extendiéndose desde aproximadamente 200 kilómetros hasta el espacio interplanetario. Aquí, las temperaturas pueden ser extremadamente altas, pero las densidades de partículas son tan bajas que el concepto de temperatura se vuelve menos significativo en términos de transferencia de calor sensible. Venus no tiene campo magnético, los gases de la atmósfera superior se cargan e interactúan con el viento solar. Los científicos creen que el viento solar da a las partículas cargadas suficiente energía para escapar y es por eso que se considera que Venus está perdiendo atmósfera.
Esquema de nubes de Venus
La atmósfera de Venus presenta varias capas de nubes que se extienden desde aproximadamente 30 km hasta 70 km sobre la superficie del planeta. Estas capas son:
- Capa alta de nubes (60-70 km): Esta capa contiene nubes más difusas y está compuesta principalmente de ácido sulfúrico en menor concentración. Las temperaturas en esta capa caen a alrededor de -20 °C a 0 °C, y la presión es similar a la de la superficie terrestre a nivel del mar. Los vientos alcanzan velocidades de entre 300 a 400 km/h.
- Capa media de nubes (52-62 km): Aquí las nubes son menos densas y contienen una mezcla de ácido sulfúrico y otros aerosoles. Las temperaturas en esta capa oscilan alrededor de los -30 a 40 °C, con una presión significativamente menor que en la superficie. A 55 km de altitud se cree que las condiciones serían las más favorables con temperaturas de entre 20 y 30 ºC y una presión reducida de aproximadamente la mitad que sentimos a nivel del mar. Los vientos en esta región se mueven a velocidades de alrededor de 180 a 220 km/h.
- Capa baja de nubes (48-52 km): Esta región está dominada por nubes espesas compuestas principalmente de gotas de ácido sulfúrico concentrado y otras partículas. Las temperaturas en esta capa varían desde unos 40 °C en la parte superior hasta unos 70 °C en la parte inferior. A medida que se desciende hacia las capas más bajas de la atmósfera, la velocidad de los vientos disminuye gradualmente. En estas altitudes, las velocidades de los vientos están por debajo de los 150 km/h, bajando por debajo de los 100 km/h a los 30 km de altura.
Las nubes de Venus están compuestas predominantemente por ácido sulfúrico (H₂SO₄) en forma de pequeñas gotas. También se encuentran otras sustancias en menores cantidades, como agua (H₂O) y ácido clorhídrico (HCl). Las gotas de ácido sulfúrico se forman cuando el dióxido de azufre (SO₂) y el agua reaccionan en la atmósfera superior, catalizados por la luz solar.
El ácido sulfúrico en las nubes se produce a partir de la fotodisociación del dióxido de azufre (SO₂) y agua (H₂O) en la atmósfera superior, que luego forman ácido sulfúrico (H₂SO₄). Este ácido desciende hacia las capas más bajas y se vuelve a evaporar, creando un ciclo dinámico de condensación y evaporación que mantiene la estructura de las nubes.
La atmósfera de Venus también presenta fenómenos únicos como la superrotación, donde los vientos en la parte superior de la atmósfera giran alrededor del planeta en solo cuatro días terrestres, mucho más rápido que la rotación del propio planeta. La energía que impulsa esta superrotación aún no se comprende completamente, pero se cree que está relacionada con el intercambio de momento angular entre las diferentes capas de la atmósfera y la transferencia de energía desde las ondas de Kelvin y las ondas de Rossby.
¿Vida en la atmósfera de Venus?
El descubrimiento de fosfano en la atmósfera de Venus ha suscitado un gran interés y debate ya que es un gas que, en la Tierra, está asociado con procesos biológicos, lo que ha llevado a algunos científicos a especular sobre la posibilidad de vida microbiana en Venus. La detección de este biomarcador en la atmósfera venusiana se realizó utilizando los telescopios James Clerk Maxwell en Hawái y del observatorio ALMA en Chile, que observaron una señal significativa en longitudes de onda milimétricas correspondiente al fosfano. A los pocos días del anuncio del descubrimiento de fosfano se comprobó que las mediciones de ALMA contenían errores en el procesado, por lo que se hacen necesarias nuevas mediciones in situ para salir de dudas. Se considera que el clima de Venus en el pasado era mucho más benigno que en la actualidad, con agua líquida en la superficie. Si en el pasado Venus tuvo océanos permanentes es posible que tuviera vida y en ese caso y de forma remota, es posible que algún microorganismo pudiera sobrevivir en la alta atmósfera.
Como hemos descrito anteriormente, la atmósfera de Venus es extremadamente hostil, con temperaturas que superan los 450 ºC y una presión atmosférica 90 veces mayor que la de la Tierra. Sin embargo, a altitudes entre 50 y 60 kms, las condiciones son más templadas y podrían permitir la existencia de formas de vida extremófilas. Esta región de la atmósfera también presenta una alta concentración de ácido sulfúrico, lo que plantea desafíos adicionales para cualquier hipotética forma de vida conocida.
La comunidad científica se encuentra dividida respecto a las implicaciones del hallazgo de fosfano. Algunos investigadores sugieren que el fosfano podría originarse a partir de procesos geoquímicos desconocidos en Venus, mientras que otros mantienen abierta la posibilidad de actividad biológica.
Sondas espaciales que han realizado estudios de la atmósfera de Venus
La mayoría del conocimiento actual que disponemos de la composición, estructura y dinámica de la atmósfera, se debe a las exploración de Venus mediante sondas, de las cuáles destacan:
Programa Venera
La serie de sondas Venera, lanzadas por la Unión Soviética entre 1961 y 1983, fueron las primeras en penetrar la atmósfera de Venus y transmitir datos desde la superficie. La primera en descender fue la Venera 4, la Venera 7 fue la primera sonda en conseguir enviar datos desde la superficie en 1970 y la Venera 9 la primera en orbitarlo y en transmitir imágenes desde la superficie.
Pioneer Venus
La misión Pioneer Venus de la NASA en 1978 consistió en dos sondas independientes: el Pioneer Venus Orbiter y el Pioneer Venus Multiprobe que consistía en 5 subsondas que penetrarían en la atmósfera sobreviviendo una de ellas al impacto en la superficie. Consiguieron mapear la estructura atmosférica y midieron la composición de las nubes.
Sondas Vega
Lanzadas en diciembre de 1984, las dos misiones Vega 1 y Vega 2, se componían de sondas idénticas para sobrevolar el cometa Halley pero antes desplegarían un módulo de descenso similar a los utilizados en las misiones Venera 9 a Venera 14 sobre Venus para realizar observaciones y experimentos tanto en la atmósfera de Venus como en la superficie durante excasos minutos. Ambas consiguieron desplegar un globo aeroestático a una altitud de 55 km, con instrumentación para medir las temperaturas, presiones, velocidad vertical de los vientos, y la densidad y tamaño de los aerosoles.
Magallanes
Lanzada en 1989, la sonda Magallanes mapeó la totalidad de la superficie de Venus mediante radar durante cuatro años obteniendo pruebas geológicas que podrían sugerir la posible existencia de vulcanismo activo en el planeta.
🇪🇺 Venus Express
El orbitador Venus Express de la Agencia Espacial Europea, estuvo activo entre 2006 y 2014, revelando detalles sobre la superrotación, la composición química de la atmósfera y el clima. Detectó la presencia de hidroxilo en la atmósfera y relámpagos eléctricos en las nubes de ácido sulfúrico.
🇯🇵 Akatsuki
La sonda Akatsuki, lanzada por la Agencia Espacial Japonesa (JAXA) en 2010, está actualmente en órbita alrededor de Venus y es la única operativa, estudiando su atmósfera y clima, enfocándose en los patrones de nubes a distintas longitudes de onda, además de sus señales de radio para analizar el perfil de la atmósfera y otros datos como la densidad, temperatura y velocidad de los vientos.
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