La Luna, Venus y el débil Marte, juntos en el cielo nocturno del 12 de julio de 2021. La proximidad de … Venus a Marte es el resultado de una conjunción planetaria, mientras que la delgada Luna creciente estaba relativamente cerca. Venus, el planeta más brillante en el cielo nocturno de la Tierra, eclipsa fácilmente a todas las estrellas, y es unas 200 veces más brillante que Marte en el momento en que se tomó esta foto.
Christopher Becke / @Beckephysics
Si has estado mirando hacia el oeste después de la puesta de sol recientemente, es posible que hayas notado que hay un punto de luz que eclipsa a todos los demás, no solo a su alrededor, sino a través de todo el cielo nocturno. Ese punto es el planeta Venus, un planeta tan brillante y luminoso que eclipsa a todos los demás objetos en el cielo nocturno, excepto a la Luna. Todas las demás estrellas y planetas palidecen en comparación con Venus visto desde la Tierra, y eso independientemente de si Venus está más cerca o más lejos de la Tierra en su órbita.
Visto junto a Marte, un planeta brillante por derecho propio, tal como apareció durante la conjunción el 12 de julio de 2021, Venus apareció unas 200 veces más brillante que Marte, o casi seis magnitudes astronómicas completas: igual a la diferencia de brillo entre la Estrella Polar y el planeta Neptuno. Aunque su brillo continuo es quizás la característica más notable de Venus, no es solo el planeta más brillante que podemos ver desde la Tierra, sino más bien un planeta extremo y notable en varios sentidos. Esto es lo que le da a Venus su estatus extraordinario y único dentro del Sistema Solar.
La atmósfera rica en nubes de Venus se encuentra por encima de una capa superficial densa, gruesa y extremadamente caliente. Bajo … las cubiertas de nubes no comienzan hasta que ya estás a decenas de kilómetros de altura, y persisten en múltiples capas hasta las hazes más altas a ~90 kilómetros de altitud. Estas nubes, compuestas en gran parte de ácido sulfúrico, son quizás la característica más llamativa de la atmósfera de Venus.
LIMAYE ET AL, DOI: 10.1089 / AST.2017.1783
1.) La atmósfera de Venus. Cada planeta dentro del Sistema Solar está sujeto a unos pocos efectos diferentes: la atracción gravitacional de la masa dentro del planeta, por un lado, y las partículas y la radiación emitida por el Sol, por el otro. Estos dos fenómenos se oponen entre sí cuando se trata de las atmósferas del planeta, con el viento solar y la radiación trabajando para eliminar la atmósfera del planeta, mientras que la atracción gravitacional del planeta trabaja para hacer crecer el planeta durante las primeras etapas formativas y aferrarse a la mayor parte de su atmósfera durante el mayor tiempo posible más adelante.
Aunque Mercurio estaba lo suficientemente cerca del Sol y lo suficientemente pequeño como para que su atmósfera fuera completamente despojada hace mucho tiempo, Venus era más distante y más masivo, y logró aferrarse a sus especies moleculares más masivas, particularmente su dióxido de carbono. Se especula que un efecto invernadero fuera de control tuvo lugar en Venus hace mucho tiempo, lo que llevó a su atmósfera densa, gruesa y caliente, dominada por nubes de dióxido de carbono y ácido sulfúrico.
Las capas superiores de la atmósfera de Venus se ionizan debido a la radiación solar, y esta capa ionizada, y el campo magnético resultante del movimiento de las partículas cargadas dentro de ella, protege al resto de Venus de los efectos de desprendimiento del Sol: similar a como el campo magnético de la Tierra protege la atmósfera de nuestro propio planeta. Sin embargo, esta protección no lo cubre todo; las especies de gases más ligeras, incluido el vapor de agua, son despojadas constantemente por el viento solar y se ven en la cola magnética de Venus.
Una vista infrarroja del lado nocturno de Venus, por la nave espacial Akatsuki. Su brillo es mayor que … la de cualquier otro planeta visto desde la Tierra, y se acerca a nuestro mundo más cerca que cualquier otro planeta. En su punto más cercano, parece el más grande en el cielo de todos los planetas; en su punto más distante, muchos otros planetas pueden parecer más grandes. Sin embargo, Venus es siempre el más brillante.
ISAS, JAXA
2.) Nubes de Venus. Las múltiples capas gruesas de nubes de ácido sulfúrico juegan un papel tremendo en empujar a Venus a sus extremos. Mientras que en la Tierra, son principalmente los gases de efecto invernadero en nuestra atmósfera los que calientan nuestro planeta, gases como el vapor de agua, el dióxido de carbono y el metano, que son transparentes en longitudes de onda ópticas pero absorben y reemiten luz en el infrarrojo, las nubes de Venus son el principal agente atrapador de calor en nuestro planeta hermano. En la Tierra, las nubes solo representan alrededor del 25% del calor atrapado en nuestro planeta; en Venus, es más del 90%.
Además, las nubes tanto en la Tierra como en Venus son altamente reflectantes, pero la Tierra solo está parcialmente cubierta de nubes, y muchas de las nubes de la Tierra son nubes de cirros delgados y altos que reflejan solo ~10% de la luz solar entrante, a diferencia de las nubes estratocúmulos gruesas y bajas que pueden reflejar más como ~90% de la luz. Venus, por el contrario, tiene múltiples capas de cubiertas de nubes que abarcan algo así como 20 kilómetros de altitud, de modo que el 0% de la superficie es visible en cualquier momento desde el espacio, en lugar de aproximadamente el 50% para el planeta Tierra. Esta cubierta de nubes termina jugando un papel vital en el brillo de Venus visto desde la Tierra también.
La serie de aterrizadores Venera de la Unión Soviética es la única nave espacial que aterriza y transmite datos … de la superficie de Venus. El de más larga vida de todos los aterrizajes superó la marca de dos horas antes de que los instrumentos se sobrecalentaran y se perdiera el contacto. Hasta la fecha, ninguna nave espacial ha sobrevivido por más tiempo en la superficie venusiana, donde las temperaturas alcanzan los 900 grados Fahrenheit (482 C).
Venera landers / URSS
3.) La temperatura de Venus. Aunque Venus está casi el doble de distancia del Sol que Mercurio y recibe solo alrededor del 29% de la radiación por unidad de área que Mercurio recibe, Venus, no Mercurio, es el planeta más caliente del Sistema Solar. Mientras que Mercurio, un mundo prácticamente sin aire, puede llegar a 427 ° C (800 °F) a pleno Sol, mientras que su lado nocturno puede caer en picado hasta -180 °C (-290 °F), Venus permanece consistentemente entre 440-480 °C (820-900 °F): siempre más caliente que Mercurio en su punto más caliente absoluto.
Mientras que el efecto invernadero de la Tierra solo aumenta la temperatura de nuestro planeta en aproximadamente 33 ° C (59 °F), el de Venus es tremendo, aumentando su temperatura en aproximadamente 450 °C (810 °F) sobre el escenario en el que es un mundo completamente sin aire. En la superficie de Venus, siempre es lo suficientemente caliente como para fundir plomo; nuestros aterrizadores de más larga vida funcionaron durante menos de 3 horas al aterrizar en la superficie. Si bien la superficie de Venus podría ser el lugar más infernal de nuestro Sistema Solar, en muchos sentidos incluso más extremo que la superficie volcánica de la luna Io de Júpiter, a unos 60 kilómetros de altura, es sorprendentemente similar a la Tierra. Con presiones y temperaturas similares a las que se encuentran en la superficie de la Tierra, Venus, por encima de sus nubes, podría ser ya el hogar de formas de vida microbianas simples pero resistentes.
Los siete planetas extraterrestres del sistema solar: Mercurio, Venus, Marte, Júpiter, Saturno,… Urano y Neptuno, con tamaños precisos a lo visible desde la Tierra, pero con brillo ajustado. Saturno es muchas veces más débil que Júpiter, a pesar de tener casi el mismo tamaño y casi la misma reflectividad: una función de su distancia mucho mayor tanto del Sol como de la Tierra. Venus, por su parte, es 63.000 veces más brillante que el planeta más débil, Neptuno.
Getty Images
4.) La reflectividad de Venus. Aquí es donde las cosas empiezan a ponerse interesantes. Cada objeto en el Sistema Solar tiene lo que se conoce como albedo: una medida de cuán reflectante es su superficie. Hay dos tipos de albedo de los que hablan los científicos:
Albedo Bond, que es la proporción de la radiación reflejada total en comparación con la radiación entrante total (solar), y
Albedo geométrico, que es la cantidad de luz que realmente se refleja en comparación con una superficie plana, idealmente reflectante.
Por ambas medidas, Venus es, con mucho, el planeta más reflectante del Sistema Solar, con albedos que son cada uno más del doble del planeta más cercano. Mientras que los mundos sin aire como Mercurio o la Luna reflejan solo alrededor del 11-14% de la luz total entrante, similar a lo que la Tierra reflejaría si estuviera sin aire y libre de capas de hielo, Venus refleja entre el 75-84% de la luz total, dependiendo de cómo se mida. Este alto nivel de reflectividad hace que parezca intrínsecamente más brillante que cualquier otro planeta del Sistema Solar, con solo unas pocas lunas ricas en hielo, como el Encelado de Saturno, que poseen un albedo total más alto.
Las fases de Venus, vistas desde la Tierra, pueden permitirnos entender cómo Venus siempre aparece … la perspectiva de la Tierra. Alcanzando una elongación máxima de 47 grados de distancia del Sol, Venus está en su fase más grande y brillante en la delgada fase creciente, pero cuando está más distante y más pequeño, está más lleno, permaneciendo como el objeto más brillante, aparte de la Luna, en el cielo nocturno de la Tierra.
Usuarios de Wikimedia Commons Nichalp y Sagredo
5.) La aparición de Venus desde la Tierra. Hay varias razones, combinadas, por las que Venus es siempre el planeta más brillante en el cielo nocturno de la Tierra. Una es que Venus es relativamente grande (casi del mismo tamaño que la Tierra) para un planeta rocoso, así como relativamente cerca del Sol; en términos de la cantidad total de radiación solar incidente en su superficie, solo Júpiter recibe más. Dos es que Venus es el planeta más reflectante del Sistema Solar; el porcentaje más alto de la radiación solar entrante se expulsa al espacio.
Pero tres es la proximidad de Venus a la Tierra. En su punto más cercano, Venus se encuentra a 41 millones de km (25 millones de millas) de la Tierra, más cerca que cualquier otro planeta. Incluso en su punto más distante, Venus está a solo 261 millones de km (162 millones de millas) de la Tierra: mucho más cerca de lo que Júpiter llega a la Tierra. (El próximo acercamiento más cercano de Júpiter a la Tierra llegará en 2022, cuando se acerque a 591 millones de km, o 367 millones de millas.)
A pesar de que Venus exhibe el conjunto completo de fases, su fase creciente se aproxima más a la Tierra cuando está más brillante, pero solo es ligeramente más débil cuando está más lejos cuando entra en su fase completa. Incluso en su punto más brillante, los otros planetas brillantes, Júpiter y Marte, no pueden competir con Venus, incluso cuando están en su punto más débil.
Las órbitas de los planetas en el sistema solar interior no son exactamente circulares, pero son bastante … cerca, con Mercurio y Marte teniendo las mayores salidas y las mayores elipticidades. Los efectos de los planetas en la precesión de Mercurio, dominada por Venus, luego Júpiter y luego la Tierra, no pueden explicar toda la precesión observada, señalando con el dedo hacia la Relatividad General.
NASA / JPL
6.) El papel de Venus en la Relatividad General. La primera pista que tuvimos de que algo estaba » mal » con la gravedad newtoniana dentro de nuestro Sistema Solar llegó a mediados del siglo XIX, al observar la órbita de Mercurio. En los últimos siglos, habíamos estado observando Mercurio en su órbita elíptica alrededor del Sol, y vimos su perihelio, o su punto de acercamiento más cercano al Sol, avanzar en su órbita. La tasa total de avance del perihelio fue de 5600 segundos de arco por siglo, y esa tasa fue un poco demasiado para la gravedad newtoniana.
5025 de esos segundos de arco por siglo se debieron a la precesión de los equinoccios: un efecto de la órbita de precesión de la Tierra. La siguiente clave para entender el problema fue calcular los efectos de todos los demás planetas en la órbita de Mercurio. Aunque cada planeta hace una contribución, para un total de ~532 segundos de arco por siglo, la mayor contribución vino de Venus: 277 segundos de arco por siglo, casi el doble de la del siguiente mayor contribuyente, Júpiter (~150), y más del triple de la contribución de la Tierra (~90).
Los» desaparecidos » 43 segundos de arco por siglo fue precisamente lo que la Relatividad General de Einstein pudo explicar, pero sin cuantificar las contribuciones de otros planetas con tanta precisión, particularmente de Venus, comprender el papel que la Relatividad General jugó hubiera sido imposible.
Cuando el Mercurio (superior) comienza a transitar por el Sol, no hay indicios de una atmósfera … «arco» que revelaría la presencia de luz solar filtrándose a través de su atmósfera. Por el contrario, la atmósfera de Venus (inferior) muestra un arco claramente definido durante los tránsitos, y lo hizo ya en el siglo XVIII,
NASA / TRACE (superior); JAXA/NASA/Hinode (inferior)
7.) Venus and the birth of transit spectroscopy. Al ser el segundo planeta de nuestro Sol, Venus es uno de los dos planetas (junto con Mercurio) que se observa que transitan frente al disco Solar desde nuestra perspectiva aquí en la Tierra. Sin embargo, a diferencia de los tránsitos de Mercurio, donde Mercurio simplemente aparece como un disco opaco recortado contra el Sol, la luz solar parece «curvarse» alrededor del borde de Venus a medida que el tránsito comienza y termina. Las observaciones de tránsitos de Venus, que solo ocurren dos veces por siglo, en promedio, fueron la primera indicación de la humanidad de que Venus poseía, mientras que Mercurio carecía, de una atmósfera sustancial.
Pero podemos hacer mucho más que solo detectar la existencia de una atmósfera durante los tránsitos: podemos medir cuál es su contenido atmosférico, molécula por molécula. Demostrada por primera vez durante el tránsito de Venus de 2004, esta técnica es ahora una parte vital de las ciencias de los exoplanetas, ya que intentamos usar la espectroscopia de tránsito para discernir los constituyentes atmosféricos de planetas alrededor de otras estrellas. Aunque, en principio, esto era una posibilidad mucho antes, es solo aquí en el siglo 21 que la tecnología de instrumentación ha alcanzado nuestros sueños científicos.
Esta infografía muestra algunas ilustraciones y parámetros planetarios de los siete planetas que orbitan … TRAPPIST-1. Se muestran junto a los planetas rocosos de nuestro Sistema Solar para su comparación. Estos siete mundos conocidos solo salen aproximadamente a la órbita de Venus; es posible y tal vez incluso probable que existan muchos más mundos más allá del más externo aún descubierto. Qué mundos son como Mercurio, Venus, Tierra o Marte aún no se han determinado.
NASA
8.) Lecciones de Venus para exoplanetas. Hoy, miramos a Venus y lo vemos como es ahora: caliente, brillante y envuelto en una atmósfera espesa, densa y rica en elementos pesados. Pero nos proporciona uno de los cuatro destinos potenciales principales para el interior de un planeta rocoso a la línea de heladas de una estrella.
- Si te acercas demasiado a tu estrella madre, te quedarás bloqueado por las mareas y / o te despojarán de toda tu atmósfera, como Mercurio en ambos casos.
- Aléjate demasiado de tu estrella madre, especialmente si eres demasiado pequeño, y te volverás frío, congelado e inhóspito para la vida, como Marte.
- Si las cosas funcionan bien en términos de su atmósfera, su tamaño y su distancia al Sol, es posible que tenga agua líquida en su superficie y una oportunidad de vida sostenida y a largo plazo.
- Pero todavía podrías poseer una atmósfera delgada, evitar el bloqueo de las mareas y pasar de un mundo con potencial como la Tierra a convertirse en un infierno similar a Venus: si tu planeta experimenta un efecto invernadero descontrolado.
Si las cosas hubieran ido de manera diferente en Venus, quizás también podría haberse convertido en un mundo con una biosfera húmeda, rica en vida y autosuficiente a largo plazo. Tal vez, en el pasado lejano, las cosas eran muy diferentes en Venus, y tal vez haya una rica historia de vida antigua y temprana en ese planeta. Cuando estamos considerando lo que podría estar ahí fuera en planetas más allá de nuestro propio Sistema Solar, necesitamos buscar no solo «otras Tierras» que puedan estar ahí fuera, sino también otros Venos, así como cualquier paso evolutivo que pueda haber sufrido a lo largo del camino.
La Tierra, a la izquierda, y Venus, como se ve en el infrarrojo a la derecha, tienen radios casi idénticos, con Venus … siendo aproximadamente ~90-95% del tamaño físico de la Tierra. Sin embargo, debido a su proximidad al Sol, Venus sufrió un destino tremendamente diferente anteriormente. Es posible que, dentro de unos mil millones de años, la Tierra finalmente siga su ejemplo.
Arie Wilson Passwaters / Rice University
En total, Venus es un planeta lleno de extremos. Posee la atmósfera más espesa de cualquier mundo terrestre rocoso conocido. Alcanza las temperaturas superficiales más altas de cualquier planeta del Sistema Solar. Es el planeta más reflectante del Sistema Solar, superando incluso a los gigantes gaseosos. Y, de particular interés para los observadores en la Tierra, siempre es el punto de luz más brillante visible en el cielo nocturno. Siempre que no está directamente detrás del Sol, ya sea en el cielo posterior a la puesta del sol o antes del amanecer, ninguna otra estrella o planeta lo eclipsa.
Entonces, con todo lo que sabemos ahora, ¿por qué Venus es el planeta más brillante del Sistema Solar?
Se debe a la combinación de su gran superficie similar a la Tierra, su proximidad relativamente cercana al Sol, su atmósfera muy reflectante y rica en nubes, y el hecho de que incluso en su punto más distante, nunca está a más de 1,75 unidades astronómicas del planeta Tierra. Incluso cuando Júpiter y Marte, los siguientes planetas más brillantes, están en su punto más brillante absoluto, todavía no pueden competir con Venus en su punto más débil. La próxima vez que mires hacia arriba y veas un punto de luz brillante sin precedentes fijado en los cielos posteriores a la puesta del sol o antes del amanecer, sabrás con precisión por qué Venus, en comparación con todas las otras estrellas y planetas visibles desde la Tierra, siempre parece eclipsarlos a todos.