Búsqueda de pistas en la aviación.

La sonda espacial BepiColombo mide los iones de carbono que se escapan de la atmósfera de Venus y ayuda así a descifrar la especial evolución de Venus

Durante su vuelo sobre Venus, la sonda espacial europeo-japonesa BepiColombo detectó por primera vez iones de carbono que se escapaban de la atmósfera del planeta al espacio en una región hasta ahora inexplorada en el lado nocturno del planeta. La investigación sobre la distribución de iones ayuda a comprender los procesos que dieron forma a la atmósfera de nuestro planeta vecino y por qué difiere tan significativamente de la atmósfera gaseosa de la Tierra. La idea de las nuevas mediciones se inspiró en un raro evento cósmico que ocurrió hace 25 años y que trajo un olor a Venus a la Tierra.

Para reducir su velocidad hacia Mercurio, BepiColombo pasó por segunda vez sobre Venus el 10 de agosto de 2021. Equipada con instrumentos científicos superiores a los de los antiguos viajeros de Venus, la sonda espacial sobrevoló en el lado nocturno un territorio hasta ahora inexplorado. Del planeta. Este tipo de “visitas en vuelo” no sólo brinda a los equipos científicos y técnicos de los distintos instrumentos a bordo la oportunidad de probar sus instrumentos en condiciones espaciales reales. Los datos a menudo también contienen valiosos hallazgos científicos. Sin embargo, para MPPE no se esperaban condiciones de medición óptimas. La herramienta debería haber permanecido cerrada.

Sin embargo, los investigadores del equipo MPPE insistieron en determinar lo mejor que pudieron durante el sobrevuelo la distribución de las partículas cargadas y descargadas en el entorno del planeta. «Durante más de dos décadas nos hemos guiado por las mediciones de la sonda espacial SOHO», explica Markus Franz, científico del Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar. En 1996, SOHO, el Observatorio Solar y Heliosférico de la ESA y la NASA, detectó iones de carbono procedentes de Venus cerca de la Tierra. En aquel momento, la Tierra estaba situada exactamente en la trayectoria solar de Venus. En estas raras condiciones, los iones del entorno nocturno de Venus pueden penetrar mucho en el espacio e incluso llegar a la Tierra. En la ubicación de Venus, la detección de iones de carbono a mayor distancia del planeta aún no ha tenido éxito. «Teníamos muchas ganas de investigar esto más a fondo», continúa Franz.

Sin agua, campo magnético débil

Los investigadores están particularmente interesados ​​en saber por qué Venus y la Tierra han tomado caminos evolutivos tan diferentes desde su formación y presentan condiciones tan diferentes en la actualidad. Si bien nuestro planeta se ha convertido en un mundo propicio para la vida, con abundante agua y una atmósfera rica en oxígeno, Venus ha perdido en gran medida su agua anterior. El alto porcentaje de dióxido de carbono en su atmósfera provoca un severo calentamiento global, generando así altas temperaturas superficiales que superan los 450 grados centígrados en promedio. «Los procesos que todavía ocurren hoy en la ionosfera de Venus proporcionan pistas importantes sobre cómo evolucionó el planeta», dice Norbert Krupp, científico del Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar.

A diferencia de la Tierra, Venus no genera por sí mismo un campo magnético en su interior que conecte las moléculas de la atmósfera con el planeta. Las partículas cargadas del viento solar, el flujo constante de partículas provenientes del Sol, sólo generan un débil campo magnético. Por tanto, las partículas ligeras o rápidas pueden abandonar fácilmente la esfera de influencia del planeta. Por otro lado, los iones y las moléculas pesadas, como los iones de carbono, deben permanecer unidos, tal como lo harían en la Tierra o Marte.

Mayor precisión que su predecesor

Durante el sobrevuelo, ahora es posible por primera vez confirmar las mediciones del SOHO de 1996 en las proximidades de Venus. “Está claro que los iones de carbono en la magnetosfera de Venus reciben suficiente energía para escapar al espacio”, resume Harald Krüger, también científico del Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar. Esto se muestra en las mediciones de los sensores MPPE. Investigaciones similares realizadas por sondas Venus más antiguas, como Venus Express, no pudieron distinguir de manera confiable entre iones de carbono y otros iones y moléculas con masas similares. Además, el veloz Venus pasó a través de la magnetosfera de Venus cerca de la superficie, una región inadecuada para buscar iones expulsados. Sólo las herramientas BepiColombo proporcionan ahora la precisión de masa necesaria.

«En la atmósfera de Venus existe una química atmosférica claramente compleja, que es fundamentalmente diferente de la de la Tierra y Marte», afirma Franz. Además de los iones de carbono, los investigadores también encontraron aproximadamente tres veces más iones de oxígeno que se escapaban. Un exceso de iones de oxígeno indica moléculas o iones de agua como una fuente potencial.

Una ruta de vuelo por territorio inexplorado

Durante el sobrevuelo, BepiColombo se acercó a Venus desde el lado nocturno. Allí, la magnetosfera de Venus suele ser alargada y extenderse hacia el espacio. Las mediciones actuales se realizaron a una distancia de unos 36.000 kilómetros del planeta. Ninguna otra misión espacial había atravesado esta región hasta ahora: las huellas de la sonda espacial Venus Express de la Agencia Espacial Europea, que desde 2006 orbita el planeta desde hace unos ocho años, pasaron cerca de la superficie del planeta en el lado nocturno; El orbitador Pioneer Venus de la NASA, lanzado a finales de los años 1970, mantuvo una distancia mayor.

Los científicos esperan obtener más información sobre las reacciones químicas que ocurren en la atmósfera de Venus gracias a los visitantes del planeta en el futuro. En su órbita altamente elíptica alrededor del Sol, la sonda espacial Solar Orbiter de la Agencia Espacial Europea pasará por el planeta varias veces durante los próximos años; Se espera que la misión Venus EnVision de la ESA se lance al espacio en la década de 2030.

información adicional

El Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar participa en un total de cuatro instrumentos para la misión BepiColombo. Los científicos e ingenieros del instituto desarrollaron y construyeron los componentes del sensor MSA (analizador de espectrómetro de masas) para el paquete de instrumentos MPPE (Experimento de partículas de plasma de mercurio). El instituto también ha participado en antiguas misiones a Venus. El Instituto aportó el instrumento ASPERA-4 (Space Plasma and Active Atom Analyser) a bordo de la sonda espacial Venus Express de la Agencia Espacial Europea. MPS está desarrollando actualmente componentes de espectrómetro VenSpec para la futura misión EnVision de la ESA a Venus.