Venus está perdiendo agua más rápido de lo que se pensaba: esto es lo que podría significar para la habitabilidad del planeta primitivo

Hoy en día, la atmósfera de nuestro planeta vecino Venus es tan caliente como un horno de pizza y más seca que el desierto más árido de la Tierra, pero no siempre fue así.

Hace miles de millones de años, Venus tenía tanta agua como la Tierra actual. Si esa agua alguna vez estuvo líquida, es posible que Venus alguna vez haya sido habitable.

Con el tiempo, esa agua se perdió casi por completo. Descubrir cómo, cuándo y por qué Venus perdió su agua ayuda a los científicos planetarios como yo a comprender qué hace que un planeta sea habitable, o qué puede hacer que un planeta habitable se transforme en un mundo inhabitable.

Los científicos tienen teorías para explicar por qué desapareció la mayor parte de esa agua, pero desapareció más agua de la que predijeron.

En un estudio de mayo de 2024, mis colegas y yo revelamos un nuevo proceso de eliminación de agua que ha pasado desapercibido durante décadas, pero que puede explicar este misterio de la pérdida de agua.

Balance energético y pérdida temprana de agua.

El sistema solar tiene una zona habitable: un anillo estrecho alrededor del Sol en el que los planetas pueden tener agua líquida en su superficie.

La Tierra está en el medio, Marte en el lado demasiado frío y Venus en el lado demasiado caliente.

La ubicación de un planeta en este espectro de habitabilidad depende de cuánta energía recibe del Sol, así como de cuánta energía irradia.

La teoría de cómo se produjo la mayor parte de la pérdida de agua de Venus está relacionada con este equilibrio energético. En los albores de Venus, la luz del sol descompuso el agua de su atmósfera en hidrógeno y oxígeno.

El hidrógeno atmosférico calienta un planeta, como tener demasiadas mantas en la cama en verano.

Cuando el planeta se calienta demasiado, se sale de control: el hidrógeno se escapa en un flujo hacia el espacio, un proceso llamado escape hidrodinámico.

Este proceso eliminó uno de los principales ingredientes del agua de Venus. No se sabe exactamente cuándo ocurrió este proceso, pero probablemente fue en los primeros mil millones de años aproximadamente.

El escape hidrodinámico se detuvo después de que se eliminó la mayor parte del hidrógeno, pero quedó algo de hidrógeno. Es como tirar una botella de agua: todavía quedan algunas gotas en el fondo. Estas gotas restantes no pueden escapar de la misma manera.

Debe haber algún otro proceso todavía operando en Venus que continúe eliminando el hidrógeno.

Pequeñas reacciones pueden marcar una gran diferencia

Nuestro nuevo estudio muestra que una reacción química pasada por alto en la atmósfera de Venus podría producir un escape de hidrógeno suficiente para cerrar la brecha entre la pérdida de agua esperada y observada.

Mira cómo funciona. En la atmósfera, las moléculas gaseosas HCO⁺, que están formadas por un átomo de hidrógeno, otro de carbono y otro de oxígeno y tienen carga positiva, se combinan con electrones cargados negativamente, ya que los opuestos se atraen.

Pero cuando el HCO⁺ y los electrones reaccionan, el HCO⁺ se divide en una molécula neutra de monóxido de carbono, CO, y un átomo de hidrógeno, H.

Este proceso fortalece el átomo de hidrógeno, que luego puede exceder la velocidad de escape del planeta y escapar al espacio. Toda la reacción se llama recombinación disociativa HCO⁺, pero a nosotros nos gusta llamarla DR para abreviar.

El agua es la fuente original de hidrógeno en Venus, por lo que la DR seca efectivamente el planeta. Es probable que la RD haya ocurrido a lo largo de la historia de Venus, y nuestro trabajo muestra que probablemente continúa hasta el día de hoy.

Duplica la cantidad de escape de hidrógeno calculada previamente por los científicos planetarios y cambia nuestra comprensión del escape de hidrógeno actual en Venus.

Entendiendo Venus con datos, modelos y Marte

Para estudiar la República Dominicana en Venus utilizamos tanto modelos informáticos como análisis de datos.

En realidad, el modelado comenzó como un proyecto para Marte. Doctor. La investigación implicó explorar qué tipo de condiciones hacían que los planetas fueran habitables para la vida. Marte también solía tener agua, aunque menos que Venus, y también perdió mucha en el espacio.

Para comprender el escape de hidrógeno marciano, desarrollé un modelo computacional de la atmósfera marciana que simula la química atmosférica de Marte. A pesar de ser planetas muy diferentes, Marte y Venus en realidad tienen atmósferas superiores similares, por lo que mis colegas y yo pudimos extender el modelo a Venus.

Descubrimos que la recombinación disociativa de HCO⁺ produce una gran cantidad de hidrógeno que se escapa a las atmósferas de ambos planetas, lo que coincidía con las mediciones tomadas por la misión Mars Atmosphere and Volatile Evolution, o MAVEN, un satélite que orbita Marte.

Sería valioso contar con datos recopilados en la atmósfera de Venus para respaldar el modelo, pero misiones anteriores a Venus no midieron el HCO⁺, no porque no esté allí, sino porque no fueron diseñadas para detectarlo. Sin embargo, midieron los reactivos que producen HCO⁺ en la atmósfera de Venus.

Al analizar las mediciones realizadas por Pioneer Venus, una misión combinada de orbitador y sonda que estudió Venus entre 1978 y 1992, y utilizando nuestro conocimiento de química, hemos demostrado que el HCO⁺ debe estar presente en la atmósfera en cantidades similares a las de nuestro modelo.

Sigue el agua

Nuestro trabajo completa una pieza del rompecabezas de cómo se pierde agua en los planetas, lo que afecta la habitabilidad de un planeta para la vida. Hemos aprendido que la pérdida de agua no ocurre de repente, sino con el tiempo mediante una combinación de métodos.

La pérdida más rápida de hidrógeno hoy a través de la República Dominicana significa que, en general, se necesita menos tiempo para eliminar el agua restante de Venus. Esto significa que si alguna vez hubo océanos en el Venus temprano, es posible que hayan estado presentes durante más tiempo de lo que los científicos pensaban antes de que comenzara la pérdida de agua por escape hidrodinámico y la República Dominicana.

Esto proporciona más tiempo para crear vida posible. Sin embargo, nuestros resultados no significan que los océanos o la vida estuvieran definitivamente presentes; responder a esa pregunta requerirá mucha más ciencia durante muchos años.

También se necesitan nuevas misiones y observaciones de Venus. Las futuras misiones a Venus proporcionarán algunas mediciones atmosféricas, pero no se centrarán en la atmósfera superior, donde se produce la mayor parte de la recombinación disociativa del HCO⁺.

Una futura misión a Venus en la atmósfera superior, similar a la misión MAVEN a Marte, podría ampliar enormemente el conocimiento de todos sobre cómo se forman y evolucionan con el tiempo las atmósferas de los planetas terrestres.

Con los avances tecnológicos de las últimas décadas y el nuevo interés que está surgiendo en Venus, ahora es un momento excelente para volver la vista hacia el planeta hermano de la Tierra.

Escrito por Eryn Cangi/La conversación.