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Por Nanci Bompey

Animación mostrando la variada morfología de las nubes intermedias de Venus con proyecciones en perspectiva vertical de imágenes a 900 nm de la cámara IR1 a bordo de Akatsuki (JAXA). La perspectiva vertical muestra el lado diurno de Venus con el punto central siendo a la intersección entre el ecuador y el mediodía (12:00). Las líneas discontinuas se corresponden (de arriba a abajo) con latitudes 60ºN, 30ºN, ecuador, 30ºS y 60ºS, y horas locales 15:00, 12:00 y 9:00 (de izquierda a derecha). Créditos: JAXA.

Venus es conocido por sus nubes de ácido sulfúrico que cubren todo el planeta y por sus fortísimos vientos con velocidades de cientos de kilómetros por hora. Sin embargo, los científicos lo han tenido difícil para estudiar a fondo nuestro planeta vecino, principalmente debido a su espesa capa de nubes.

Ahora, los investigadores han logrado visualizar lo que sucede en las nubes intermedias de esta gruesa capa gracias a imágenes en infrarrojo, y se han topado con sorpresas inesperadas.

Este nuevo estudio, publicado en la revista Geophysical Research Letters de la Unión Americana de Geofísica (AGU), muestra que esta capa intermedia de nubes exhibe una amplia variedad patrones nubosos que cambian con el tiempo y resultan ser muy distintos a los que se ven en las nubes más altas de Venus, que suelen ser observadas con imágenes ultravioletas. El estudio también revela que el albedo de las nubes intermedias (el grado en que las nubes reflejan la luz solar) también es muy variable, lo que podría indicar la presencia de agua, metano u otros compuestos capaces de absorber la radiación infrarroja del Sol.

Como resultado de combinar las velocidades de las nubes intermedias de diferentes misiones espaciales, los investigadores han logrado también reconstruir el comportamiento de los vientos de Venus a lo largo de 10 años, mostrando que en las nubes intermedias estos fuertes vientos suelen ser más veloces en el ecuador y que, al igual que sucede en las nubes más altas, los vientos varían con el tiempo.

Las nubes intermedias de Venus observadas en la región del atardecer con imágenes de la cámara IR1 a bordo de la nave Akatsuki de JAXA. Esta imagen fue tomada el 1 de Julio de 2016 y muestra nubes con bruscas discontinuidades así como claras diferencias entre ambos hemisferios del planeta. Créditos: JAXA.

Estas nuevas observaciones podrían ayudar a entender mejor a nuestro planeta vecino, además de aportar luz en la investigación de exoplanetas con características similares a Venus.

“Hemos observado fenómenos completamente inesperados,” comenta Javier Peralta, investigador ITYF de la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA) y primer autor de este nuevo estudio. “Hemos descubierto que las nubes intermedias de Venus no están tan en calma ni son tan aburridas como parecían en misiones espaciales anteriores.”

Las nubes intermedias de Venus observadas en la región del amanecer con imágenes de la cámara IR1 a bordo de la nave Akatsuki de JAXA. Esta imagen fue tomada el 17 de Mayo de 2016 y muestra un ejemplo del oscurecimiento periódico (cada 4-5 días) que las nubes del hemisferio norte experimentaron durante esta fase de la misión. Créditos: JAXA.

Observando las nubes de Venus
Este nuevo trabajo usa imágenes de la nave Akatsuki de JAXA, que llegó a Venus en Diciembre de 2015 y cuya misión principal es entender la superrotación de la atmósfera de Venus. Decimos que la atmósfera de un planeta está en superrotación cuando ésta gira mucho más deprisa que el propio planeta. Este fenómeno, todavía sin explicación, no sólo ocurre en Venus sino también en la luna Titán y en muchos exoplanetas. El caso de Venus es, sin duda, uno de los más extremos ya que mientras el periodo de rotación de Venus es de 243 días terrestres, su atmósfera a la altura de las nubes es 60 veces más rápida y tarda apenas 4 días en dar una vuelta completa en torno al planeta.

Para llevar a cabo este nuevo estudio se analizaron casi 1,000 imágenes de las nubes de Venus tomadas por la cámara IR1 de Akatsuki a lo largo de un año. Dicha cámara fue diseñada para observar la capa de nubes a nivel intermedio, situada entre 50 y 55 kilómetros por encima de la superficie del planeta. Se usaron imágenes infrarrojas por que los fotones a estas longitudes de onda pueden penetrar mucho mejor la espesa capa de nubes de Venus antes de ser reflejados por estas, permitiendo ver nubes a más profundidad.

“Si bien las nubes intermedias de Venus ya habían sido observadas por algunas misiones espaciales anteriores, nunca habíamos podido estudiarlas de manera continuada y con tanto detalle como con Akatsuki. Es imposible saber cómo evolucionan a menos que los instrumentos puedan estudiarlas durante un tiempo prolongado,” comenta Javier Peralta.

Imágenes a 900 nm, tomadas por la cámara IR1 de la nave Akatsuki de JAXA, mostrando la fuerte variabilidad de las nubes intermedias de Venus durante el año 2016. El albedo de estas nubes muestran fuertes asimetrías entre ambos hemisferios, bandas con orientación paralela al ecuador y bruscas discontinuidades. Las imágenes fueron tomadas (de izquierda a derecha): 2, 3 y 17 de Mayo, 23 de Junio y 1 de Julio. Créditos: JAXA.

Estas imágenes nuevas de Akatsuki muestran que las nubes intermedias de Venus no sólo sufren cambios importantes a lo largo del tiempo, sino que éstas resultan ser muy diferentes a las nubes de la capa superior (a unos 70 km de altura). A veces, las imágenes muestran cómo bandas de nubes oscuras son invadidas por nubes más brillantes con forma de espiral o de aspecto moteado, sugiriendo la presencia de convección atmosférica en forma de transferencia vertical de calor. Esto es muy interesante ya que en el caso de la Tierra la convección puede causar tormentas. Otras veces, las imágenes de Akatsuki muestran nubes brillantes, homogéneas y con una apariencia menos turbulenta, con poco contraste local y múltiples bandas.

Entre Abril y Mayo de 2016, el hemisferio norte de Venus empezó a oscurecerse cada cuatro o cinco días. Esta diferencia de comportamiento entre las nubes de los hemisferios norte y sur es algo realmente novedoso y sin explicación. Las imágenes también exhiben estructuras nubosas insólitas, como un filamento oscuro con forma de garfio de más de 7,300 kilómetros que apareció en el hemisferio norte en Mayo de 2016, y que fue observado nuevamente en Octubre por astrónomos aficionados.

Las observaciones también han permitido demostrar que el albedo de las nubes intermedias puede exhibir mucho más contraste que lo reportado en misiones anteriores. Los autores de este estudio sugieren que esto podría deberse a la presencia de compuestos capaces de absorber la radiación infrarroja del Sol. Alternativamente, dichos contrastes podrían ser indicativos de cambios importantes en el espesor de las nubes.

Asimismo, los investigadores han reconstruido el comportamiento de los vientos de Venus a lo largo de 10 años combinando las observaciones de Akatsuki con las de astrónomos aficionados y misiones pasadas como Venus Express (ESA) y MESSENGER (NASA). Esto ha permitido descubrir que la superrotación de las nubes intermedias tiene, a veces, mayores velocidades en el ecuador, o que la superrotación sufre variaciones de hasta 50 kilómetros por hora al cabo de varios meses.

Imágenes a 900 nm, tomadas por la cámara IR1 de la nave Akatsuki de JAXA, mostrando la fuerte variabilidad de las nubes intermedias de Venus durante el año 2016. El albedo de estas nubes muestran fuertes asimetrías entre ambos hemisferios, bandas con orientación paralela al ecuador y bruscas discontinuidades. Las imágenes fueron tomadas (de izquierda a derecha): 3 y 17 de Mayo, 23 de Junio y 1 de Julio. Créditos: JAXA.

Intentando comprender la superrotación de Venus
“Los resultados de este trabajo pueden ayudarnos a entender mejor la superrotación de Venus. Factores como el rozamiento entre la superficie y la atmósfera, la generación de ondas estacionarias debido la interacción entre el viento y las elevaciones de la superficie, o el calentamiento de la atmósfera debido al Sol podrían tener un papel determinante a la hora mantener la superrotación o definir su evolución a largo plazo”, comenta Javier Peralta.

“Estudiar las nubes y los vientos de Venus a diferentes alturas es crucial, ya que la mayor parte de la energía que Venus recibe del Sol se absorbe en la capa de las nubes, y es también en las nubes donde la superrotación alcanza su mayor velocidad,” destaca Javier. De hecho, se sospecha que el albedo de las nubes de Venus y su variabilidad podrían estar íntimamente ligados a la superrotación y a como se redistribuye la “inercia” de la atmósfera y su energía.

“Además, no se puede descartar que el mecanismo de la superrotación esté vinculado al fuerte efecto invernadero de Venus, y esto podría ayudarnos a comprender mejor las implicaciones del cambio climático en la Tierra,” argumenta Javier Peralta. “De igual manera, estos resultados podrían dar una nueva luz a investigaciones de la superrotación en otros cuerpos del sistema solar como la luna Titán de Saturno, o en exoplanetas que orbitan muy cerca de su estrella,” comenta.

Nanci Bompey es Subdirectora de Información Pública de AGU.