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miércoles, 18 de abril de 2012

Atmósferas de los planetas del sistema solar: Venus

Con esta entrada empezaremos un paseo en el que pretendo daros a conocer un poco más de las atmósferas de los planetas del sistema solar (aquellos que la poseen, evidentemente). Comenzaremos con Venus. El caso de Mercurio le hemos omitido ya que este planeta lo que tiene no es en sí una atmósfera, sino una muy muy tenue cubierta de gases que aparece por interacción del viento solar con su superficie más que por la desgasificación del planeta. Mercurio está muy cerca del sol y eso hace que las moléculas de los gases adquieran tal velocidad que escapen de su gravedad, por eso no tiene una atmósfera consistente.
Algunos datos de Venus:
Ya sabemos todos que Venus es el segundo planeta del sistema solar más cercano al sol y que por tamaño y densidad es el más parecido a la Tierra. Este planeta, llamado así en honor a la diosa romana del amor, gira en torno al sol a una distancia un 30% más pequeña que nuestro planeta,es decir, unos 108 millones de kilómetros. Nuestro planeta tarda 365 días y 6 horas en dar una vuelta alrededor del sol, mientras que Venus tarda 224 días; lo cual es lógico porque Venus está más cerca del sol y por la 3a Ley de Képler, el periodo al cuadrado de un planeta es proporcional a la distancia al cubo al sol. Venus además, es el planeta que tiene la órbita más circular de todos,o menos elíptica,como queramos decirlo.
En cuanto a su rotación, la Tierra tarda 24h en dar una vuelta sobre si misma mientras que Venus tarda ¡¡¡240 días!!!,es decir, tarda menos en dar una vuelta alrededor del sol que sobre si mismo y para más inri, Venus gira al revés que nuestro planeta y todos los demás del sistema solar por lo que si pudiéramos ver el movimiento del sol desde la superficie, lo veríamos salir por el oeste y ponerse por el este. Aunque los geólogos planetarios tienen otra teoría,y es que no es que Venus gire al revés, sino que lo hace tumbado.
En cuanto al tamaño,como hemos dicho, es muy similar a nuestro planeta. La Tierra tiene un radio medio de 6370km, mientras que el de Venus es de 6051km.
Comparación del tamaño de Venus frente a la Tierra

La terrible atmósfera de Venus.
Siempre se dice que Venus es el hermano gemelo de la Tierra, pues tiene un tamaño similar y también una densidad similar, lo cual nos dice que los dos planetas están formados de los mismos materiales. Sin embargo, sería mejor decir que Venus es el gemelo infernal de la Tierra, veamos el porqué.
Presión atmosférica:
Lo primero que hay que decir de la atmósfera de Venus es que es muy densa, muy pesada. La presión que ejerce dicha atmósfera en la superficie es de 90 bares o lo que es lo mismo, 90.000hPa lo cual es 90 veces la presión de la atmósfera terrestre en la superficie. Esto haría que cualquier ser humano que se posara en la superficie, muriera aplastado y de hecho las sondas Venera 13 y 14,que se posaron en Venus en 1982, apenas sobrevivieron dos horas en su superficie.

Temperatura:
La temperatura en la superficie de Venus es altísima, tan alta, que conseguiría fundir el plomo, el zinc o el estaño. Y es que las sondas Venera soportaron temperaturas de 460ºC (a parte de la presión tan alta). Cualquier molécula orgánica directamente se desintegraría en Venus, de ahí que sea imposible que haya vida en su superficie ante tales temperaturas y presiones. Además, la temperatura no varía apenas entre el día y la noche y tampoco lo hace con la latitud lo cual se debe a la permanente cubierta de nubes que tiene Venus y que desde tiempos antiguos ha impedido ver lo que escondía su superficie. Si estuviéramos en la superficie de Venus,no veríamos el sol nunca debido a esas nubes que hemos comentado anteriormente. La luz en la superficie debe ser como la de un día nublado en la Tierra y con un cielo de color amarillo plomizo.

Composición de la atmósfera:
Pero vamos a suponer que la presión y la temperatura en la superficie de Venus fueran decentes,fueran soportables para un ser humano. ¿Podríamos respirar? Pues tampoco.Venus no tiene oxígeno,de hecho, casi todo el aire de Venus se compone de un solo gas,muy conocido en nuestro planeta: el dióxido de carbono. Este gas compone el 96% de la atmósfera venusina. El nitrógeno compone un 3% y el resto un 1%. Entre ese 1%, encontramos trazas de agua, de monóxido de carbono, de gases nobles como el helio,neón y argón y sobretodo de dióxido de azufre. Este último procede de los volcanes,pues Venus tiene actividad geológica, aunque es distinta a la terrestre ya que Venus no tiene placas litosféricas que se mueven interaccionando entre si, sino erupciones cíclicas catastróficas que renuevan su superficie, la cual no tiene más de 700-800 millones de años de edad.

Pero volvamos a los gases mayoritarios. Hemos dicho que en Venus hay muchísimo dióxido de carbono, el 96% de su atmósfera lo compone este gas,es decir, unos 87 bares. Lo curioso es que nuestro planeta tiene una cantidad de CO2 similar, unos 60 bares. ¿Cual es la diferencia entonces? Pues que Venus tiene casi todo el CO2 que posee en su atmósfera, mientras que nuestro planeta solo tiene un ínfima parte,(unas 390ppm). El resto se encuentra disuelto en los océanos, formando biomasa en la superficie (plantas y árboles), en las rocas y minerales carbonatados y las conchas de los animales marinos. En cuanto al nitrógeno, ambos planetas poseen también la misma cantidad de nitrógeno, lo que pasa que Venus tiene casi todo también en su atmósfera mientras que la tierra solo tiene apenas una tercera parte.
Lo que Venus y La Tierra no comparten es la cantidad de agua que tienen. La atmósfera de Venus es muy seca, apenas contiene 30-100 ppm de vapor de agua y además,ese es todo el agua que posee Venus puesto que las temperaturas tan altas en la superficie no permiten que exista ni agua líquida ni minerales hidratados. En La Tierra, el agua compone entre un 0 y un 4% de la atmósfera, pero la Tierra tiene casi todo su agua en  los océanos y los minerales hidratados que posee. De hecho, si todo el agua de los océanos se evaporara y pasara a la atmósfera, la presión que ejercería sería de unos 100bares. Pero volvamos a Venus.
¿Por qué tanto calor en su superficie?
Viendo la temperatura que hay en la superficie de Venus y el gas mayoritario que compone su atmósfera, podemos pensar rápidamente que lo primero es consecuencia de lo otro,y se puede decir que es CASI totalmente cierto. Ya sabemos que el CO2 es un gas de efecto invernadero, es decir, permite la entrada de la radiación solar de onda corta pero impide que se escape la radiación de onda larga pero en Venus ocurre algo muy peculiar y es que este planeta está cubierto de nubes en su totalidad.


Estas nubes le dan a Venus un albedo del 60%,es decir, Venus refleja el 60% de la radiación solar que le llega (nuestro planeta más o menos el 30%). Si Venus no tuviera el efecto invernadero que le proporciona el CO2, la temperatura en su superficie sería similar a la de nuestro planeta. Pero claro, tenemos el CO2, un gas que como dijimos permite pasar la radiación solar (en el caso de Venus,sólo el 40% de la que llega al tope de la atmósfera, consigue llegar al suelo) y retiene la radiación infrarroja. En nuestro planeta, no toda la radiación infrarroja que emite el suelo es retenida por los gases de efecto invernadero, parte se escapa. En Venus no es así,y el CO2 es como una manta que evita escapar ese 40% de radiación solar que llega al suelo, provocando ese calentamiento tan tremendo de su superficie.

Comparación entre el efecto de la nubosidad y efecto invernadero en la Tierra y Venus

Aun y así, ya dijimos antes que este efecto invernadero provocado por el CO2 explicaría CASI en su totalidad la temperatura tan alta en la superficie,y decimos casi porque el CO2 no absorbe toda la radiación infrarroja que emite Venus.De hecho, si el CO2 fuera el único gas de efecto invernadero en Venus, su superficie tendría una temperatura 100ºC más baja. Por tanto, hacen falta otros gases y parece que el dióxido de azufre, el monóxido de carbono y las exiguas cantidades de vapor de agua consiguen provocar el resto del calentamiento.
 Las nubes de Venus.
Ya hemos dicho que Venus está cubierto de nubes. Pero las nubes de Venus están muy lejos de la superficie,a unos 40km. Dichas nubes están compuestas por dióxido de azufre y sobretodo por gotitas de ácido sulfúrico, una mezcla mortal y corrosiva. Las nubes se disponen en capas de la siguiente manera aproximada:
-De los 45 a los 48km de altura tenemos una capa de nubes delgada formada por gotas de ácido sulfúrico y polvo.
-Luego tenemos hasta los 58km una densa capa nubosa de gotitas de ácido sulfúrico.
-Y por encima, hasta los 62 o 65km, una capa menos densa formada también por gotitas de ácido sulfúrico.
Lo más curioso de todo esto,es que la base de las nubes que hay en Venus,se encuentran en una zona donde las temperaturas y presiones son similares a las de la superficie terrestre.
Perfil térmico de la atmósfera de Venus. Se señala también la localización de las nubes y las presiones asociadas según la altura.

En el perfil anterior podemos ver como la temperatura en Venus disminuye con la altura, desde los 460ºC en la superficie (760K) a unos 30ºC (303K) a 50km de altura. La capa de nubes se sitúa entre los 40-50km y los 65km.A esa altura,la temperatura es de sólo -50ºC  y es donde se encuentra la tropopausa venusina y empieza la mesosfera,.
 La mesosfera se divide en dos zonas:
-la primera va de los 62 a 73km y en ella la temperatura decrece muy poco estando su base a unos -45ºC.
-después,hasta los 93km la temperatura empieza a bajar llegando al mínimo del planeta, unos -110ºC.
Por encima y hasta los 120km la temperatura apenas cambia,o aumenta un poco y a partir de los 120km empieza la termosfera donde de nuevo la temperatura sube muchísimo, hasta los 300-350K.
La exosfera empieza a los 250-320km dependiendo de si es el lado iluminado por el sol o el lado nocturno.
Comentar que en Venus no hay precipitaciones,no hay lluvia, la temperatura es tan alta que si lloviera ácido sulfúrico se evaporaría mucho antes de llegar a la superficie.
La densidad del aire en la superficie es de 67kg/m3 mientras que en la Tierra es de 0,028kg/m3.

Circulación general atmosférica en Venus.
A pesar de que Venus gira sobre si mismo a una velocidad lentísima (tarda 240 días en dar una vuelta), sus nubes van a una velocidad mucho más alta, tan alta que en 4 días dan la vuelta al planeta. Esto se denomina superrotación. Al girar el planeta al revés, sus nubes en general también se mueven al revés,es decir, de este a  oeste.

Imágenes tomadas varias horas de diferencia que refleja el movimiento de este a oeste de las nubes de Venus

La rotación más rápida de nuestro planeta permite la existencia de tres células atmosféricas por hemisferio (Hadley, Ferrel y Polar), mientras que Venus como gira tan despacio solo tiene una célula de circulación, la de Hadley, con aire que asciende en el ecuador y se desplaza al polo donde desciende y vuelve al ecuador. Esta circulación atmosférica es la que provoca que toda la superficie tenga casi la misma temperatura,sea de día o de noche.

El aire en realidad no desciende sobre los polos, sino sobre los 60º de latitud N y S,apareciendo un poco más abajo,sobre los 45º de latitud, dos pequeños chorros o jets que van en dirección E-W con velocidades de hasta 140m/s. Por encima de los 60º de latitud aparecen unas estructuras impresionantes. En cada polo existe un vórtice con dos ojos que en realidad corresponden a dos enormes anticiclones. Curiosamente los vientos son máximos en los bordes de estos vórtices (30-50m/s), mientras que en el centro la velocidad del viento es 0.

Imagen en el UV del vórtice del hemisferio sur

Y como hemos dicho, cada vórtice tiene dos ojos, los cuales se unen con nubes en forma de S llamadas dipolos polares. La temperatura en los ojos es más altas que en su periferia lo cual denota el carácter anticiclónico de los mismos. Los ojos tardan unos tres días en dar la vuelta al planeta. Giran en dirección de las agujas del reloj en el polo norte y al revés en el polo sur.
Animación de uno de los vórtices polares de Venus, donde se pueden ver los dos ojos rotando en torno a un centro común.

Los vientos en la superficie de Venus son muy suaves, apenas 0,1-2m/s pero sin embargo, debido a la atmósfera tan densa son capaces de provocar erosión y transportar pequeñas piedras. Según ganamos altura, los vientos aumentan rápidamente, sobretodo en las latitudes bajas donde alcanzan los 100m/s a unos 70km de altura. Esto se sabe debido a las observaciones realizas en el ultravioleta, que es la mejor forma de ver en movimiento las nubes altas de Venus.

Imágenes de los dipolos polares. El centro aparece oscuro porque son zonas donde el aire desciende.

Así pues no se puede decir que Venus tenga una meteorología aburrida, salvo en su superficie donde las presiones son altísimas,al igual que la temperatura y con vientos muy flojos. Al ganar altura la cosa cambia, aparecen vientos que dan la vuelta al planeta en 4 días con unos impresionantes vórtices polares con dos ojos cada uno, algo a lo que aun no se ha encontrado explicación.

Interacción con el viento solar.
A diferencia de nuestro planeta, Venus no posee un campo magnético ya que rota muy lentamente y su núcleo probablemente no esté en convección. Aun y así, debido a la presencia de una atmósfera tan densa, si hay una interacción con el viento solar, el cual va erosionando la atmósfera de Venus y va formando una magnetosfera inducida llena de partículas cargadas que proceden de la fotodisociación de los gases que forman la atmósfera de Venus.Esta fotodisociación hace que Venus al igual que nuestro planeta, tenga una ionosfera y es dicha ionosfera la que hace de zona de choque ante el viento solar resultando ser Venus simplemente un obstáculo ante el movimiento de las partículas cargadas del sol que viajan a velocidades de 400km/s.

Es decir, Venus va perdiendo su atmósfera debido a la erosión que provoca en ella el viento solar. En nuestro planeta, la presencia de un campo magnético evita esto y nuestra atmósfera está a salvo pero Venus poco a poco irá perdiendo la suya y de hecho, el agua que tenía Venus lo ha perdido así. Ahora es un planeta muy seco pero es concebible que Venus fuera dotada con una cantidad de agua similar a nuestro planeta. La ausencia de campo magnético (al menos en los ultimos miles de años) ha hecho que el agua de Venus fuera disociada en la alta atmósfera en hidrógeno y oxígeno. Uno se perdía debido a su bajo peso mientras que el oxígeno se ionizaba y combinaba con otros compuestos. La proporción de deuterio/hidrógeno en la atmósfera de Venus actualmente es 150 veces mayor que en nuestro planeta, lo cual denota que Venus ha perdido una gran cantidad de agua y que somos afortunados de encontrar esas 20ppm que hay ahora en la atmósfera ya que debido a la fotodisociación ese agua en Venus desaparecerá en 200 millones de años.


Así es la atmósfera de nuestro gemelo infernal,el planeta Venus.Quizás algún día algún ingenio terrestre vuelva a posarse sobre su superficie enseñándonos más sobre este misterioroso planeta, el cual gracias a las imágenes de radar, nos ha mostrado su verdadera cara.
Imagen de Venus sacada mediante radar.

En cuanto al relieve, venus es un planeta en general muy plano, con pocos relieves. Aparecen dos zonas sobreelevadas respecto al radio medio del planeta que podrían asemejarse a los continentes de nuestro planeta.
-Al norte tenemos Ishtar Terra donde se encuentran las mayores alturas de Venus, Maxwell Montes, igual de altos que el Himalaya.
-Al sur tenemos Afrodita Terra, con relieves menos importantes.
También podemos ver otras zonas elevadas pero de mucha menor importancia, resultando en general casi todo el planeta bastante plano.

Así es Venus. El siguiente,el planeta rojo.

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