A medida que nuestros descubrimientos de exoplanetas continúan acumulándose (y hemos detectado más de 11.000 posibles exoplanetas hasta ahora) necesitamos saber si un planeta del tamaño de la Tierra es más probable que se parezca a la Tierra, o más probable que se parezca a Venus. “No sabemos cuál de esos resultados es el esperado o el probable”, dice Paul Byrne, científico planetario de la Universidad Estatal de Carolina del Norte. Y para descubrirlo, necesitamos comprender mucho mejor a Venus.
La mayoría de los científicos estarían de acuerdo en que cualquier exoplaneta habitable necesitaría agua.
Con temperaturas superficiales de 471 ° C y presiones superficiales 89 veces peores que las de la Tierra, parece imposible que el agua haya existido alguna vez en Venus. Pero Venus y la Tierra tienen aproximadamente el mismo tamaño, las mismas edades, y nuestra mejor suposición es que están hechos de materiales comparables y nacieron con condiciones iniciales muy similares. Venus está un 30% más cerca del sol que la Tierra, lo cual es significativo, pero no abrumadoramente. Y, sin embargo, después de 4.500 millones de años, estos dos planetas se han comportado de manera muy diferente.
De hecho, existe una creciente evidencia de que Venus podría haber sido el hogar del agua hace mucho tiempo. Las misiones Pioneer Venus lanzadas en 1978 realizaron algunas mediciones tentadoras de la relación deuterio-hidrógeno en la atmósfera, lo que sugiere que Venus había perdido una tonelada de agua con el tiempo. Pero nunca hemos tenido una misión adecuada que pudiera estudiar esta historia del agua en Venus, buscar características antiguas de flujo de agua en la superficie o comprender si poseía el tipo de condiciones geológicas y climatológicas que son esenciales para el agua y para las condiciones habitables. .
“Puede que hayan existido dos mundos habitables uno al lado del otro durante una cantidad de tiempo desconocida en nuestro sistema solar”, dice Giada Arney, investigadora principal adjunta de DAVINCI +. Aunque Venus es inhabitable hoy en día, el hecho de que haya sido habitable en algún momento significa que no siempre estuvo destinado a un destino tan infernal si las circunstancias cambiaban un poco más favorablemente.
Y esa es una buena noticia para la forma en que evaluamos los exoplanetas distantes. “Mirando más allá del sistema solar, esto también podría sugerir que los planetas habitables son más comunes de lo que anticipamos”, dice Arney.
Hay dos teorías principales sobre lo que le sucedió a Venus, y ambas tienen implicaciones sobre lo que podríamos esperar en otros exoplanetas. La primera, consistente con nuestras observaciones actuales, aunque limitadas, es que Venus comenzó como un desastre desde el principio y nunca cedió. Vea, cuanto más cerca un planeta orbita a su estrella anfitriona, más probable es que gire lentamente (o incluso bloqueado por marea donde un lado se enfrenta permanentemente a la estrella, como la luna alrededor de la Tierra).
Los rotadores lentos como Venus generalmente tienen más dificultades para mantener un clima global fresco y confortable, y durante un tiempo se asumió que esto es probablemente lo que llevó a Venus a volverse caliente e insoportable. Los rayos del sol bombardearon el planeta con calor y una atmósfera rica en vapor nunca se condensó en agua líquida en la superficie. Mientras tanto, los gases de dióxido de carbono, agua y dióxido de azufre en el aire funcionaron como gases de efecto invernadero que solo sirvieron para atrapar todo ese calor. Y se mantuvo así durante 4 mil millones de años, más o menos.
Luego hay una nueva teoría que ha sido desarrollada recientemente por Michael Way y otros en el Instituto Goddard de Estudios Espaciales de la NASA. Ese modelo muestra que si haces algunos pequeños ajustes en los climas de estos planetas, pueden desarrollar formas de nubes a lo largo de un hemisferio que se enfrentan constantemente a la estrella anfitriona. reflejando mucho calor estelar. Como resultado, un planeta como Venus se mantiene templado y el vapor atmosférico se condensa en océanos líquidos en la superficie. El trabajo de Way muestra que una vez que se llega a este punto, el planeta puede autorregular su temperatura siempre que otros procesos similares a los de la Tierra, como la tectónica de placas (que ayuda a eliminar el dióxido de carbono de la atmósfera), puedan mitigar la acumulación de gases de efecto invernadero.
Es una hipótesis complicada, llena de salvedades. Y si Venus es evidencia de que los rotadores lentos pueden desarrollar condiciones más habitables, también es evidencia de que estas condiciones son frágiles y potencialmente fugaces. Las personas que compran el modelo de Way piensan que lo que probablemente sucedió en Venus es que una cantidad masiva de actividad volcánica abrumó al planeta con carbono y convirtió la atmósfera en un 96% de dióxido de carbono, anulando cualquier alivio que pudiera proporcionar la tectónica de placas.
Y, sin embargo, es una hipótesis que vale la pena probar a través de DAVINCI + y VERITAS, porque como señala Arney, muchos de los exoplanetas potencialmente habitables que hemos descubierto son rotadores lentos que orbitan estrellas de baja masa. Debido a que estas estrellas son más tenues, los planetas generalmente deben orbitarlas cerca para recibir suficiente calor para permitir la formación de agua líquida. Si forman nubes de un hemisferio, podrían preservar climas habitables. La única forma en que actualmente podemos probar si esta hipótesis tiene sentido es ver primero si pudo haber sucedido en Venus.
Pero antes de que podamos aplicar el modelo de Way a otros exoplanetas, debemos determinar si explica Venus. DAVINCI + descenderá a Venus y sondeará directamente la composición y química de la atmósfera, además de obtener imágenes de la superficie en su camino hacia abajo. Debería ser capaz de recopilar el tipo de datos que nos ayuden a decirnos si Venus realmente estuvo húmedo al principio de su vida, y también profundizar más en su historia climática y si realmente se podría haber formado una nube de un hemisferio.
El orbitador VERITAS interrogará la geología del planeta, tomando imágenes de alta resolución a través de observaciones de radar que podrían detectar evidencia de terreno o accidentes geográficos creados por flujos de agua o tectónica pasada. El objetivo más emocionante podría ser la tessera: regiones montañosas muy deformadas que se cree que son las características geológicas más antiguas del planeta. Si VERITAS detecta evidencia de océanos antiguos, o al menos, del tipo de actividad geológica que podría haber mantenido al planeta más templado hace mucho tiempo, respaldará la idea de que otros exoplanetas de rotación lenta podrían alcanzar las mismas condiciones.
“Pensar en que van juntos realmente lo convierte en una especie de mega-misión complementaria”, dice Lauren Jozwiak, científica planetaria del Laboratorio de Física Aplicada Johns Hopkins que está trabajando en la misión VERITAS. “Esta idea de que querría hacer tanto mapeo geológico como sondeo atmosférico ha estado en el corazón de cómo querría investigar Venus”, dice Jozwiak.
En última instancia, si Venus siempre fue inhabitable, probablemente la razón tenga que ver con su proximidad al sol. Entonces, cualquier exoplaneta de tamaño similar que esté proporcionalmente cerca de su propia estrella probablemente será como Venus. Y sería mejor que concentraramos más investigaciones en exoplanetas que están más lejos de sus estrellas.
Por otro lado, si Venus tuvo un período de enfriamiento antes de convertirse en un horno permanente, significa que deberíamos tomarnos en serio los exoplanetas de la “zona de Venus”, ya que aún pueden ser habitables. También sugiere que factores como la tectónica de placas y el vulcanismo juegan un papel crítico en la mediación de las condiciones habitables, y también necesitamos encontrar formas de investigar estas cosas en mundos distantes.
Cuanto más reflexionamos sobre lo que podrían lograr DAVINCI + y VERITAS, más parece que estamos subestimando lo emocionados que deberíamos estar. Estas próximas misiones “cambiarán por completo la forma en que pensamos sobre Venus y la formación planetaria en general”, dice Jozwiak. “Es un momento emocionante para descubrir si Venus es la ‘Tierra única y futura'”.