Así pudo perder Venus su agua

El abrasador planeta gemelo de la Tierra está seco. Además de las altísimas temperaturas que evaporaron sus recursos hídricos, las simulaciones por ordenador apuntan a otro culpable: el ion HCO+, del que pueden salir disparados hacia el espacio los átomos de hidrógeno, uno de los dos componentes del H2O. Futuras misiones al ‘lucero del alba’ podrían confirmarlo.

Venus pudo tener océanos de agua en su pasado remoto (ilustración de la izquierda), pero hoy es un mundo seco y abrasador rodeado de nubes de ácido corrosivo (derecha, imagen real captada por la nave espacial Mariner 10). / NASA/JPL-Caltech

Los científicos sospechan que hace miles de millones de años, durante la formación de Venus, este brillante planeta que se suele ver al amanecer y al anochecer, recibió tanta agua como la Tierra. Pero en algún momento se produjo una catástrofe.

Casi todo el agua de Venus se evaporó por el efecto invernadero más potente del sistema solar, pero el culpable de que se pierda la que quedó en la alta atmósfera es el ion HCO+

Las nubes de dióxido de carbono (CO2) de su atmósfera desencadenaron el efecto invernadero más potente del sistema solar, que elevó la temperatura de su superficie hasta los 482 ºC (o 900 °F). En este proceso, casi toda el agua de Venus se evaporó y la mayor parte se perdió en el espacio.

“Este escape hidrodinámico probablemente eliminó casi tanta agua –un elemento esencial para la vida– como la que hay hoy en la Tierra”, explica a SINC la investigadora Eryn Cangi, del Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial (LASP) de la Universidad de Colorado en Boulder, EE UU.

Pero esa antigua evaporación no puede explicar por qué ahora Venus es tan seco, ni por qué sigue perdiendo la poca agua que le queda en su atmósfera. “Como analogía, digamos que si vierto el agua de mi botella, aún deberían quedar algunas gotas”, comenta otro investigador del LASP, Michael Chaffin, pero en realidad hay mucho menos: “Venus tiene 100.000 veces menos agua que la Tierra, a pesar de tener básicamente el mismo tamaño y masa”.

 

Venus tiene 100.000 veces menos agua que la Tierra, a pesar de tener básicamente el mismo tamaño y masa

Michael Chaffin (U. Colorado Boulder)
 
Si se tomara toda el agua de nuestro planeta y se esparciera como mermelada sobre una tostada, se obtendría una capa líquida de unos 3 kilómetros de profundidad. Sin embargo, si hiciéramos lo mismo en Venus, donde toda el agua está atrapada en el aire, acabaríamos con solo 3 centímetros, apenas suficiente para mojarse los dedos de los pies. Volviendo a la analogía de la botella, las gotas que quedaron dentro también desaparecieron y el planeta se secó. 

La molécula HCO+ es la clave

El culpable, según el estudio que publican esta semana Chaffin, Cangi y otros científicos de las universidades de Colorado y Arizona en la revista Nature, es un escurridizo ion: HCO+, formado por un átomo de hidrógeno, otro de carbono y un tercero de oxígeno.

En las altas atmósferas planetarias, como las de Venus y Marte (donde también se ha observado el fenómeno), el agua se mezcla con el dióxido de carbono para formar ese ion. Ahora, mediante simulaciones por ordenador, los autores han descubierto que sus átomos de hidrógeno pueden salir disparados hacia el espacio a través de un proceso conocido como recombinación disociativa.

Los átomos de hidrógeno del ion HCO+ pueden salir disparados hacia el espacio, y ya no quedan disponibles para formar H2O

El HCO+ se produce constantemente en ese medio gaseoso, pero los iones individuales no sobreviven mucho tiempo. Los electrones de la atmósfera encuentran estos iones y se recombinan para dividirlos en dos. En el proceso, los átomos de hidrógeno se desprenden y es cuando pueden escapar al espacio, privando a Venus de uno de los dos componentes del agua (H2O). De esta forma se estima que pierde diariamente el doble de lo que se pensaba.

“La recombinación disociativa del HCO+ elimina los últimos 10-100 m de agua del planeta (tendrían esa profundidad si se dispusieran en una capa), y es muy importante para cerrar la brecha entre el estado final aún húmedo del escape hidrodinámico y la muy seca atmósfera actual”, explica Chaffin, “y entender cómo funciona este proceso de escape ayuda a comprender las fuentes actuales de agua atmosférica y la cronología de cualquier océano superficial pasado, si es que existió”.

Venus está hoy seco gracias a la pérdida de agua al espacio en forma de hidrógeno atómico. En el proceso de pérdida dominante, un ion HCO+ se recombina con un electrón, produciendo las moléculas de CO (azul) y los átomos de H (naranja) que salen disparados. / Aurore Simonnet / Laboratory for Atmospheric and Space Physics / University of Colorado Boulder

Un ion nunca detectado

Sin embargo, este descubrimiento tiene un matiz importante: no se ha observado el HCO+ alrededor de Venus, seguramente porque nunca se ha contado con los instrumentos necesarios, según los autores.

Mientras que docenas de misiones han visitado Marte en las últimas décadas, muchas menos naves espaciales han viajado al gemelo de la Tierra, y ninguna llevaba sensores de esta molécula. “Una de las conclusiones sorprendentes de este trabajo es que debería encontrarse entre los iones más abundantes de la atmósfera de Venus”, afirma Chaffin.

“Sería extremadamente valioso disponer de medidas directas del HCO+ en la atmósfera superior mediante espectroscopia de masas –añade–, junto con espectroscopia ultravioleta de alta resolución sensible a los muy rápidos átomos de hidrógeno producidos por la recombinación disociativa. Estos instrumentos tendrían que transportarse en una nueva misión, aportando una perspectiva de todo el planeta que ayudaría a otras previstas por la NASA (DAVINCI y Veritas) y de la ESA (EnVision) a desentrañar la historia del agua de Venus”.

Instrumentos capaces de detectar el ion HCO+ podrían viajar en futuras misiones a Venus y confirmar lo que plantea este estudio

En el caso de la misión DAVINCI (Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gases, Chemistry, and Imaging) dejará caer una sonda a través de la atmósfera del planeta hasta la superficie. Su lanzamiento está previsto para finales de esta década, pero no podrá detectar HCO+.

“En trabajos anteriores, demostramos que la recombinación de este ion es responsable de alrededor del 10 % de la pérdida de agua en Marte, y en Venus es el proceso dominante”, apunta Chaffin, “convirtiéndolo en el mejor laboratorio del sistema solar para estudiar procesos que podrían limitar la habitabilidad de planetas similares en todo el cosmos”. 

Por su parte, Cangi añade: “En otros planetas o lunas del sistema solar, posiblemente no veamos exactamente el mismo proceso, pero es probable que se produzca la recombinación de otras moléculas, aunque no incluyan al hidrógeno”.

En cualquier caso, el estudio aporta un nuevo mecanismo para explicar la historia del agua en Venus, ese ‘lucero del alba’ y del ocaso que podemos admirar en nuestros cielos.

Referencia:

M. S. Chaffin, Eryn Cangi et al. “Venus water loss is dominated by HCO+ dissociative recombination”. Nature, 2024

 
Fuente: SINC

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