Algunos de los resultados finales enviados por la nave Venus Express de la ESA antes de que se desplomara a través de la atmósfera del planeta han revelado que la nave oscilaba con las ondas atmosféricas – y, a una temperatura media de -157 ° C, siendo un lugar más frío que cualquier otro en la Tierra.
Aerofrenado de la Venus Express . Crédito: ESA – C. Carreau
Así como recabó información acerca de las regiones polares de Venus, previamente inexploradas, y mejoró nuestro conocimiento del vecino planetario, el experimento representa también una gran promesa para la misión ExoMars de la ESA , que actualmente está haciendo su camino hacia el planeta rojo. Los hallazgos fueron publicados en la revista Nature Physics el 11 de abril de 2016.
Venus Express de la ESA llegó a Venus en 2006. Se pasó ocho años explorando el planeta desde la órbita, sobrepasando largamente la duración prevista de la misión de 500 días, antes de quedarse sin combustible. La sonda entonces comenzó su descenso, sumergiéndose más y más en la atmósfera de Venus,hasta que perdió contacto con la Tierra en Noviembre del 2014) y terminó oficialmente (Diciembre del 2014).
Sin embargo, la Venus Express fue productiva hasta el final; órbitas de baja altitud se llevaron a cabo durante los últimos meses de la misión, estando la nave espacial lo suficientemente profundo para experimentar arrastre medible de la atmósfera. Usando sus acelerómetros a bordo, la nave midió la desaceleración que experimentó por el arrastre (resistencia al avance) de la atmósfera superior del planeta – algo conocido como aerofrenado.
Aerofrenado de la Venus Express.. Crédito: ESA/C. Carrau
” El Aerofreando utiliza la resistencia atmosférica para reducir la velocidad de una nave espacial, por lo que se pudieron utilizar las mediciones del acelerómetro para explorar la densidad de la atmósfera de Venus “, dijo Ingo Müller-Wodarg del Imperial College de Londres, Reino Unido, autor principal del estudio. ” . Ninguno de los instrumentos de la Venus Express ‘fueron en realidad diseñados para hacer tales observaciones de la atmósfera in situ. Sólo nos dimos cuenta en el 2006 – después del lanzamiento – que podríamos utilizar la nave espacial Venus Express en su conjunto para hacer más ciencia. ”
Cuando Müller-Wodarg y sus colegas reunieron sus observaciones, la Venus Express estaba en órbita a una altitud de entre 130 y 140 kilómetros cerca de las regiones polares de Venus en una porción de la atmósfera de Venus que nunca antes se había estudiado in situ.
Anteriormente, nuestra comprensión de la atmósfera polar de Venus se basó en observaciones recogidas por la sonda Pioneer – Venus de la NASA a finales de 1970. Estas eran de otras partes de la atmósfera de Venus, cerca del Ecuador, pero extrapolables a los polos para formar un modelo atmosférico completo de referencia.
Estas nuevas mediciones, tomadas como parte del Experimento de la fricción atmosférica de la Venus Express (VExADE) del 24 de Junio al 11 Julio del 2014, han probado ahora directamente este modelo – y revelaron varias sorpresas.
Perfiles de densidad de la atmósfera polar de Venus. Gráfico: cortesía de I. Müller-Wodarg (Imperial College de Londres, Reino Unido).
Por un lado, la atmósfera polar es hasta 70 grados más fría de lo esperado, con una temperatura media de -157 ° C (114 K). Recientes mediciones de la temperatura con el ‘instrumento SPICAV (la Espectroscopia para la Investigación de las Características de la Atmósfera de Venus) de la Venus Express están de acuerdo con este hallazgo.
La atmósfera polar tampoco es tan densa como se esperaba; a 130 y 140 km de altitud, es el 22% y el 40% menos densa de lo previsto, respectivamente. Cuando extrapolamos hacia arriba en la atmósfera, estas diferencias son consistentes con las medidas tomadas previamente por VExADE a 180 km, donde se encontraron densidades menores en casi un factor de dos.
” Esto está en línea con nuestros hallazgos de temperatura, y muestra que el modelo existente esboza un cuadro excesivamente simplista de la atmósfera superior de Venus, ” añadió Müller-Wodarg. ” Estas densidades más bajas podrían ser, al menos, en parte debido a los vórtices polares de Venus, que son sistemas de vientos fuertes que se asientan cerca de los polos del planeta. Los vientos atmosféricos pueden estar haciendo la estructura de densidad, más complicada y más interesante! ”
Adicionalmente, se encontró que la región polar está dominada por ondas atmosféricas fuertes, un fenómeno que se cree es la clave en la formación de atmósferas planetarias – incluyendo la nuestra.
” Mediante el estudio de cómo las densidades atmosféricas cambiaron y fueron perturbadas con el tiempo, encontramos dos tipos diferentes de ondas: ondas de gravedad atmosféricas y las ondas planetarias, ” explicó el coautor Sean Bruinsma del Centro Nacional de Estudios Espaciales (CNES), Francia. ” Estas ondas son difíciles de estudiar, ya que tienes que estar dentro de la atmósfera del planeta mismo para medirlas de manera adecuada. Las observaciones de lejos no nos dicen tanto. ”
Mapeo de las ondas de densidad en la termósfera baja de Venus. Credit: ESA/Venus Express/VExADE/Müller-Wodarg et al., 2016.
Las ondas de gravedad atmosféricas son similares a las ondas que vemos en el océano, o al lanzar piedras en un estanque, sólo que viajan en vertical en lugar de horizontal. Son esencialmente una onda en la densidad de una atmósfera planetaria – viajan de menor a mayor altitud y, como la densidad disminuye con la altitud, se hacen más fuertes a medida que suben. El segundo tipo, las ondas planetarias, están asociados con la rotación de un planeta que gira sobre su eje; estas son ondas de mayor escala con períodos de varios días.
Experimentamos ambos tipos en la Tierra. Las ondas de gravedad atmosféricas interfieren con el tiempo y causan turbulencia, mientras que las ondas planetarias pueden afectar a sistemas completos tanto meteorológicos y de presión . Ambos son conocidos por transferir la energía y el impulso de una región a otra, y así es probable que sean muy influyentes en la conformación de las características de una atmósfera planetaria.
” Encontramos que las ondas de gravedad atmosféricas son dominantes en la atmósfera polar de Venus, ” añadió Bruinsma. ” Venus Express los experimentó como una especie de turbulencia, un poco como las vibraciones que se sienten cuando un avión vuela en una situación difícil. Si volamos a través de la atmósfera de Venus a esas alturas no las sentiríamos porque el ambiente no es lo suficientemente denso, pero los instrumentos de la Venus Express ‘eran lo suficientemente sensibles como para detectarlas. ”
La Venus Express encontró ondas atmosféricas a una altitud de 130-140 km que el equipo piensa se originaron a partir de la capa de nubes superior de la atmósfera de Venus, que se encuentra en y por debajo de una altura de unos 90 km, y una onda planetaria que oscilaba con un período de cinco días. ” Hemos comprobado cuidadosamente para asegurarnos de que las ondas no eran un artefacto de nuestro procesamiento, ” dijo el co-autor Jean-Charles Marty, también del CNES.
Esta no es sólo la primera vez para la Venus Express; mientras que la técnica de aerofrenado se ha utilizado para satélites de la Tierra, y fue utilizada anteriormente en misiones conducidas por la NASA a Marte y Venus, nunca antes había sido utilizada en alguna misión planetaria de la ESA.
Sin embargo, la ESA ExoMars Trace Gas Orbiter , que se lanzó a principios de este año, va a utilizar una técnica similar. ” Durante esta actividad vamos a extraer datos similares sobre la atmósfera de Marte como lo hicimos en Venus, ” añadió Håkan Svedhem, científico del proyecto ExoMars de la ESA del 2016 y la misión Venus Express.
” Para Marte, la fase de aerofrenado duraría más que en Venus, alrededor de un año, por lo que nos gustaría obtener un conjunto de datos completo de las densidades de la atmósfera de Marte y cómo varían con la temporada y la distancia al Sol, ” añadió Svedhem. ” Esta información no es sólo relevante para los científicos, es crucial para propósitos de ingeniería. El estudio realizado en Venus constituye una prueba éxitosa de una técnica que ahora se podría aplicar a Marte en una escala más grande – y para las futuras misiones después de estas. ”
LA INFORMACIÓN DE ANTECEDENTES
Los hallazgos fueron publicados en un artículo titulado ” En las observaciones in situ de las olas en la termosfera baja polar de Venus con Venus Express aerofrenado ” por Muller-Wodarg et al , en. Nature Physics el 11 de abril del 2016 (doi: 10.1038 / NPHYS3733).
Venus Express es la primera misión europea a Venus. Fue lanzada desde el cosmódromo de Baikonur el 9 de noviembre de 2005, sobre un lanzador Soyuz-Fregat, y se insertó en la órbita de Venus el 11 de Abril del 2006. La carga útil incluyó una combinación de espectrómetros, Spectro-cámaras y cámaras que cubren una gama de longitudes de onda desde el ultravioleta hasta la térmica , un analizador de plasma de infrarrojos y un magnetómetro. Entre Mayo y Julio del 2014, una campaña de aerofrenado se realizó con la Venus Express – la primera realizada por una nave de la ESA – resultando en observaciones únicas de la atmósfera exterior enrarecida del planeta y en un cambio en el periodo orbital de la nave espacial de 24 horas a 22 horas y 20 minutos.
Destacados científicos de la misión Venus Express se pueden encontrar aquí .
Fuente: ESA/Venus Express.
Toda la información , asi como artículos, fotografías y videos de la misión los puede ver aquí.
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- Venus and the Greenhouse Effect
- Venus And Mars: The Discovery of Global Warming
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- The Atmosphere of Venus: Winds and Clouds observed by VIRTIS/Venus Express
- Venus: Atmosphere, Encyclopedia of Planetary Science.(Disponible en Timbó)
- NASA/Unraveling Mysteries of the Venusian Atmosphere
- NASA/Scienteist Study Atmosphere of Venus through Transit Images
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Aerofrenado:
- Aerofrenado, Wikipedia. Aerobraking, Wikipedia
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