Una técnica revolucionaria ha revelado nuevos detalles sobre nuestro planeta hermano sin la necesidad de una nueva sonda espacial.
Por Joel Davis Astronomy Magazine
Venus está envuelto en una atmósfera espesa que dificulta el estudio de su superficie. Afortunadamente, los astrónomos ingeniosos han encontrado una manera de mirar debajo de las nubes para estudiar la superficie del planeta. Foto: NASA / JPL-Caltech
A Venus se le llama a menudo el planeta hermano de la Tierra. Sin embargo, a pesar de las similitudes en tamaño y composición, este mundo cercano es infernal, a diferencia de los climas paradisíacos de la Tierra. Envuelto en nubes de ácido sulfúrico que esconden una superficie con temperaturas que pueden alcanzar los 880 grados Fahrenheit (471 grados Celsius), incluso seis décadas de exitosa exploración robótica han dejado muchos enigmas venusianos sin respuesta.
Ahora eso ha cambiado. En un artículo publicado el 29 de abril enNature Astronomy , Jean-Luc Margot de la Universidad de California en Los Ángeles y su equipo describen cómo utilizaron una forma inteligente de analizar las ondas de radio para precisar varias de las propiedades más básicas de Venus. Y les tomó solo 15 años.
Usando esta técnica revolucionaria, el equipo de Margot midió la inclinación axial de Venus (la diferencia entre el eje de rotación del planeta y una línea perpendicular a su plano orbital), la duración del día, el momento de inercia (un factor que afecta la forma en que gira el planeta, según su interior está estructurado) y el tamaño del núcleo. Las estimaciones anteriores de estas propiedades tienen incertidumbres significativas o varían de una medición a la siguiente.
Tales incertidumbres tienen consecuencias en el mundo real: por ejemplo, las ambigüedades actuales significan que la posición de una ubicación determinada en Venus podría estar desviada hasta 20 millas (30 kilómetros) después de tres décadas. Ese no es el tipo de error que uno desea al intentar poner un módulo de aterrizaje en la superficie.
Gira como una bola de discoteca
El viaje de Margot comenzó en 2001, cuando recibió un memorando de un colega sobre una técnica de radiotelescopio que se discutió por primera vez a principios de la década de 1960, le dice a Astronomy . Después de concluir que la idea era sólida, dice, “valió la pena averiguar la implementación práctica”.
Margot llama a la técnica “rastreo de puntos por radar”. Imagina una bola de discoteca giratoria con un foco de luz brillando sobre ella. Cualquier luz reflejada aparece moteada, con cada superficie de la bola rebotando la luz en un ángulo ligeramente diferente. Ahora imagina que Venus, con su superficie irregular y giratoria, es la bola de discoteca. Un plato de radiotelescopio en la Tierra es el centro de atención, que emite una poderosa ráfaga de ondas de radio. Y el eco que rebota parece moteado porque la superficie de Venus no es perfectamente lisa.
Esta vista global generada por computadora de la superficie de Venus proviene de datos tomados por la nave espacial Magellan. Debido a que la superficie del planeta no es completamente lisa, cada región refleja la luz de manera diferente.NASA / JPL-Caltech
Para obtener las mediciones más precisas, el equipo necesitaba recibir ecos en dos ubicaciones muy espaciadas. La diferencia de tiempo entre el momento en que una antena ve el eco y la otra está relacionada con la velocidad a la que gira Venus. Y la cantidad en la que las señales parecen idénticas o diferentes entre las dos ubicaciones está relacionada con la inclinación de Venus. Ambos receptores deben registrar el eco para que funcione la observación. El equipo de Margot usó la antena de radio de 70 metros de la NASA en su Complejo de Comunicaciones del Espacio Profundo Goldstone en California y el radiotelescopio Green Bank de 100 metros en Virginia Occidental, a más de 1.860 millas (3.000 km) de distancia.
Primero utilizaron la técnica en Mercury, un proyecto de investigación planificado que ya había sido aprobado para su financiación. Funcionó de maravilla, dice Margot. Midieron el período de rotación del planeta con una precisión del 0,001 por ciento. El equipo también determinó que el núcleo exterior del planeta está fundido, lo que no se había conocido previamente.
Obtener las mediciones más precisas requirió observar durante un largo período de tiempo. Las observaciones de Mercurio tardaron unos 10 años. ¿Por qué Venus tomó 15? Dos razones principales fueron la minúscula inclinación axial de Venus y la precesión del planeta (el movimiento del eje de rotación de Venus a lo largo del tiempo, de la misma manera que se bambolea una peonza). “El movimiento de precesión de la Tierra y Venus es en realidad el mismo”, dice Margot. “Lo que es diferente es que la Tierra tiene una inclinación [axial] sustancial” – 23,4 ° – “por lo que [su polo] traza este gran cono en el cielo”. En comparación, la inclinación axial de Venus es de alrededor de 2,7 °. “Eso significa un pequeño cono en el cielo y un movimiento del polo de solo 2” por año “. Eso requiere muchos años de observación para medir un cambio significativo.
Debido a la pequeña inclinación de Venus, la precesión, o bamboleo, de su polo es pequeña y requiere precisión y paciencia para medir.Cortesía de Jean-Luc Margot
Además de todo eso, el tiempo de observación con la antena Goldstone era muy limitado. El plato es parte de la Deep Space Network que se utiliza para comunicarse con varias sondas espaciales. A menudo, el tiempo programado del equipo con el plato se cancelaría en lugar de una solicitud de mayor prioridad para la instalación.
La recompensa
El equipo comenzó a observar Venus en 2006. Originalmente, pidieron 121 sesiones de observación separadas y finalmente obtuvieron alrededor de 50. Para 2020, habían logrado hacer 21 observaciones que produjeron datos utilizables. “Es una medición desafiante y requiere mucha precisión y paciencia”, reafirma Margot con una sonrisa.
Los resultados de su paciencia y precisión son notables. El equipo descubrió que el día promedio en Venus (entre 2006 y 2020) era de 243.0226 días terrestres. Además, el día de Venecia varía en duración hasta en 20 minutos. Margot cree que esto se debe en parte a la atmósfera extremadamente densa de Venus, que, a diferencia de la superficie sólida que se encuentra debajo, tiene un período de rotación de solo cuatro días. A medida que la atmósfera “chapotea” sobre Venus, transfiere algo de momento angular al planeta mismo.
El equipo también descubrió que el eje de Venus está inclinado 2,6392 °, un aumento de diez veces en precisión con respecto a estimaciones anteriores. La tasa de precesión (qué tan rápido se bambolea el polo de Venus) es de 44,58 “por año, lo que significa que el polo dibuja un círculo completo en el cielo cada 29.000 años. Una tasa de precesión más precisa le dio al equipo una medida del momento de inercia del planeta, que a su vez, dio una estimación aproximada del tamaño del núcleo de Venus, que anteriormente se desconocía.El equipo de Margot descubrió que tiene aproximadamente 2175 millas (3500 km) de ancho, aproximadamente el mismo tamaño que el de la Tierra.
¿Pero acaban ahí las similitudes? El núcleo de nuestro planeta tiene una capa exterior fundida y un centro sólido, pero ¿qué pasa con el núcleo de Venus? En este punto, dice Margot, no podemos estar seguros. Un modelo informático reciente sugiere que podría ser sólido o fundido, o tal vez sólido en el centro con una región exterior fundida, como la de la Tierra. Margot cree que probablemente sea completamente líquido, pero le encantaría obtener datos adicionales de las observaciones de motas en curso para confirmarlo. Alternativamente, dice, la evidencia de observación directa del tamaño del núcleo podría provenir de rastrear el movimiento de un orbitador alrededor de Venus y medir las deformaciones de las mareas inducidas en el planeta por el Sol. “La mejor manera [de aprender sobre el núcleo] es tener sismómetros en la superficie; pero eso no va a suceder pronto ”, agrega, debido a las condiciones infernales del planeta..
Trabajando desde casa
Mientras continúan su trabajo en Venus, el equipo de Margot también está utilizando el rastreo de puntos por radar en las lunas de Júpiter, Europa y Ganímedes. Los astrónomos creen firmemente que Europa tiene un océano global debajo de su superficie helada y probablemente Ganímedes también. Pero usar esta técnica para observar estas lunas es mucho más desafiante que Mercurio o Venus debido a la distancia involucrada, por lo que los ecos de radar recibidos en esa vasta distancia son miles de veces más débiles. Sin embargo, los primeros resultados del equipo ya sugieren que Europa “tiene una capa exterior que está desacoplada del interior del cuerpo”, dice Margot, confirmando que de hecho tiene un océano global subsuperficial.
Nos hemos acostumbrado a los notables descubrimientos realizados por las sondas espaciales robóticas que giran en círculos o incluso se dirigen a nuestros vecinos celestiales. ¿Y por qué no? Pero Margot y su equipo nos recuerdan que aquí mismo en la Tierra se está adquiriendo un nuevo conocimiento igualmente asombroso del cosmos, incluido nuestro planeta hermano.
Link al articulo original en ingles:
https://astronomy.com/news/2021/05/what-echoing-radio-waves-taught-us-about-venus
