COLOGNE, Germany — Un importante misterio venusiano ha sido finalmente resuelto. Por primera vez, astrónomos alemanes han detectado niveles medibles de oxígeno atómico en la atmósfera de Venus.
La Tierra y Venus, dos planetas en nuestro sistema solar que comparten sorprendentes similitudes en tamaño y edad, han intrigado a los científicos durante mucho tiempo. Mientras que la Tierra cuenta con un cielo azul vibrante, océanos que sustentan la vida y una atmósfera respirable rica en oxígeno, Venus presenta una imagen notablemente diferente. Venus está envuelto por una densa capa de nubes y su atmósfera está compuesta principalmente de dióxido de carbono, nitrógeno y varios gases traza, lo que la hace inhóspita para la vida tal como la conocemos.
En un momento histórico, los científicos midieron directamente la concentración de oxígeno atómico en la atmósfera del planeta utilizando el «Receptor Alemán Mejorado para Astronomía en Frecuencias Terahercios» (upGREAT), un espectrómetro de infrarrojo lejano montado en el Observatorio Estratosférico para la Astronomía Infrarroja (SOFIA).
La atmósfera de Venus alberga dos corrientes atmosféricas distintas y poderosas. Por debajo de aproximadamente 70 kilómetros, los vientos soplan en dirección contraria a la rotación del planeta con fuerza de huracán. En contraste, por encima de los 120 kilómetros, los fuertes vientos fluyen en la misma dirección que la rotación de Venus. Entre estas corrientes opuestas se encuentra una capa de oxígeno atómico.
Esta capa de oxígeno atómico se forma a través de un proceso iniciado por la radiación ultravioleta del Sol. Esta radiación descompone el dióxido de carbono y el monóxido de carbono en la atmósfera de Venus, lo que resulta en la creación de oxígeno atómico y otros productos químicos.
Hasta ahora, las mediciones de oxígeno atómico en la atmósfera de Venus se basaban en métodos indirectos y modelos fotoquímicos. Sin embargo, en noviembre de 2021, un esfuerzo colaborativo que involucró a investigadores del Instituto DLR de Sistemas de Sensores Ópticos, el Instituto Max Planck de Radioastronomía y la Universidad de Colonia logró un avance al detectar directamente átomos de oxígeno altamente reactivos en la atmósfera de Venus. Este hito fue posible gracias al uso del espectrómetro upGREAT en SOFIA.
«Las mediciones fueron particularmente desafiantes porque Venus solo pudo ser observado con SOFIA durante aproximadamente 20 minutos en tres días y estaba solo ligeramente por encima del horizonte», explica Heinz-Wilhelm Hübers, autor principal del estudio y director del Instituto DLR de Sistemas de Sensores Ópticos, en un comunicado de prensa. «Gracias a la sobresaliente sensibilidad de medición de upGREAT y las capacidades únicas de SOFIA, fue posible crear un mapa de la distribución de oxígeno en Venus».
Los investigadores midieron emisiones de Venus en un estrecho rango de frecuencia de alrededor de 4.74 terahercios (THz), equivalente a una longitud de onda de 63.2 micrómetros. El oxígeno atómico en la atmósfera de Venus absorbe esta radiación, de manera similar a cómo las líneas de Fraunhofer en el espectro solar indican la presencia de átomos en la atmósfera del sol. En el espectro terahertz de Venus, apareció una línea de absorción, caracterizando la presencia de oxígeno atómico. La fuerza y forma de esta señal de absorción proporcionaron información sobre la cantidad y la temperatura del oxígeno atómico.
La investigación reveló que el oxígeno atómico se produce en el lado diurno de Venus, y su concentración disminuye con la disminución de la radiación solar. En el lado nocturno, aumentos locales en la concentración sugieren un enriquecimiento de oxígeno atómico debido a corrientes de viento. Este oxígeno atómico existe principalmente en una capa de altitud de alrededor de 100 kilómetros y abarca temperaturas desde aproximadamente menos 120 grados Celsius en el lado diurno hasta menos 160 grados Celsius en el lado nocturno. Su concentración es aproximadamente diez veces menor que en la atmósfera de la Tierra.
El estudio se publicó en la revista Nature Communications.
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