La gota y el arco de Venus

Hace unos días estaba ordenando archivos en un disco duro cuando me encontré con imágenes del tránsito de Venus del año 2004. Fueron tomadas por el Instituto de Astrofísica de Andalucía y retransmitidas por internet para quienes quisieran seguir el evento en directo.

Transito de Venus en Junio de 2004 (Fuente: Instituto de Astrofísica de Andalucía)

Las imágenes están muy bien, y que en aquel momento se retransmitiese por internet, incluso más. ¿Pero por qué tenía aquel evento tanta importancia?

Quizás alguno pueda intuir la razón si digo que el siguiente transito ocurrió en 2012, siendo una de las primeras entradas de este blog y a la vez una de las primeras actividades divulgativas del grupo.

Tránsito de Venus (y fin)  (6 Junio 2012)

Tránsito de Venus (cancelación de actividades) (5 Junio 2012)

Tránsito de Venus en la Facultad de Ciencias (1 Junio 2012)

 ¿Ocurre el transito cada 8 años y por eso es tan importante? En realidad el siguiente ocurrirá en 2117 y el anterior había ocurrido en 1882. El Tránsito de 2004 era el primero observado en la era moderna (i.e. con televisión, ordenadores y medios para poderlo grabar).

Transito de 2004 grabado por aficionados.

 Vídeo divulgativo previo al transito de 2012

 La razón por la cual pasa tanto tiempo entre tránsitos es que el plano orbital de Tierra y Venus están inclinados uno respecto del otro. Por eso el periodo entre tránsitos es de 105,5; 8; 121,5 y 8 años. Siento decir para los que se lo perdieron... que no podrán ver otro. La lista completa de tránsitos esta disponible en wikipedia: Transito de Venus.

Para aquellos curiosos que quieran ver lo que se perdieron en 2012 aquí tenemos un pequeño simulador: Transit of Venus.

A parte de toda la emoción generada por un evento tan raro, ¿era esa la razón por la cual había tanta expectación en 2004? No, la razón era otra y había traído a unos cuantos académicos de cabeza durante mucho tiempo. Su nombre era el efecto de la gota negra de Venus.

El efecto de la gota negra consiste en que cuando Venus toca el disco solar, parece como si hubiese una gota conectando ambos discos. Por eso es difícil determinar el momento exacto en que ocurre el transito, limitando la precisión con la que se puede medir la distancia Sol-Tierra.

¿Qué es este efecto? ¿Qué lo produce? La referencia más antigua mejor documentada corresponde a James Cook en el año 1769 representada a continuación [1].

Efecto de la gota negra de Venus. (Fuente: extraído de la Ref 1)

Desde entonces el debate ha estado abierto y las posibles explicaciones han pasado por efecto de la atmósfera terrestre, atmósfera de venus, efecto óptico, imperfecciones en las lentes... y alguno más que seguramente no conozco. ¿Cual de ellos es?

Resulta que las observaciones de 2004 permitieron determinar con alto grado de seguridad que el efecto es óptico y atmosférico, pero no debido a la atmósfera de Venus. En 2004 el efecto pareció mucho menor que en ocasiones anteriores, y observaciones realizadas desde satélites en órbita demuestran que el efecto disminuye al eliminar la atmósfera terrestre. Las mediciones de 2012 confirmaron que se trata de un efecto óptico que se hace menor al aumentar la resolución del sistema óptico utilizado para observarlo.
 

Imágenes de Venus tomadas con el mismo telescopio en momentos de gran turbulencia atmosférica (izquierda) o baja turbulencia (Fuente: wikipedia: Black-drop effect).

 El artículo de 2004 es bueno, y las mediciones realizadas entre 2004 y 2012 terminan con muchos años de especulaciones. Sin embargo, me parece también interesante este otro artículo de 1922 donde se discute el efecto de la gota negra llegando a similar conclusión pero pero sin poder rebatir que el efecto sea debido a la atmósfera de Venus. El artículo es interesante por una de las conclusiones a las que llegan y que es de extrema importancia para la astronomía amateur de nuestros días. Para no extenderme demasiado, dicen que el astigmatismo puede producir efectos similares a la gota negra, entorpeciendo la observación de tránsitos. Por ello los astrónomos deben ser conscientes del astigmatismo de sus instrumentos y del suyo propio, y que si se van a dedicar a estudiar tránsitos, para poder determinar con precisión el momento de "contacto", deben disponer de lentes especiales que corrijan dichos defectos.

 ¿Zanja esto el final de los secretos de Venus? ¡Ni mucho menos! Resulta que 2004 reveló un efecto nuevo, el arco de Venus.

El arco de Venus es un arco rojizo que se ve cuando el planeta sale del disco solar y que se produce por la luz refractada por la atmósfera de Venus.

Arco de Venus en 2004 visto desde el satélite TRACE. (Fuente: NASA: The misterious arc of Venus )

Este efecto es muy difícil de ver con equipos de aficionados, y más cuando no se lo espera, por eso en 2004 casi nadie estaba preparado para captar las imágenes y mucho menos para analizar los datos. Por eso el transito de 2012 adquirió especial importancia, sería una oportunidad idónea para estudiar la atmósfera de Venus sin tener que enviar una sonda lejos de Tierra.

¿Y qué se supo?

Bueno, resulta que antes de que llegase 2012 se lanzó la misión Venus Express en 2005. Venus Express fue propuesta en 2001 para reutilizar partes del programa de Marte. La sonda fue lanzada en 2005, llegó a Venus en 2006 y debía finalizar su misión en 2007 pero ha sido ampliada hasta 2015.

Las observaciones de  Venus Express y los datos de 2012 revelaron las siguientes características de la atmósfera e historia de Venus.

Nubes en Venus tomadas por la sonda Venus Express. (Fuente: ESA: Venus cloud tops)

Parece ser que Venus tiene una atmósfera compuesta casi por completo de CO2. El efecto invernadero resultante es brutal. Sin embargo, también hay vapor de agua.

Atmósfera de Venus, composición en porcentaje. (Fuente: wikipedia: Atmosphere of Venus)

Debido a la lenta rotación de Venus, el movimiento de los vientos viene gobernado casi por completo por convección, creando unos vórtices estables en ambos polos.

Movimiento del viento en Venus. (Fuente: wikipedia: Atmosphere of Venus)

Las nubes en Venus están formadas por SO2 que reacciona con el Oxigeno y el agua para crear lluvias de ácido sulfúrico. Sin embargo, las altas temperaturas a ras de suelo hacen que estas gotas nunca lleguen a la superficie, vuelven a evaporarse y a romper los enlaces durante su caída.

Directamente relacionado con la atmósfera esta el campo magnético. Venus por si mismo no dispone de campo magnético que desvíe el viento solar. Sin embargo, el propio viento solar, en combinación con el campo magnético del Sol, crea una cubierta protectora que evita que el plasma caliente llegue a tocar la superficie.

A grandes rasgos, eso es todo lo que se ha logrado acumular de la atmósfera de Venus. Como dato relacionado y que quizás no muchos conozcan es que ya ha habido sondas en la superficie de Venus. Las sondas Rusas de la clase Venera consiguieron llegar a la superficie a finales de los 70 y principios de los 80.

Venera 13 en la superficie de Venus, 1982. (Fuente: NASA Planetary Science)

¿Qué mas secretos esconde Venus? ¿Llegará el hombre allí antes del próximo transito? Recordemos que Venus tiene un tamaño próximo al de la tierra. De elegir un sitio para vivir tras la tierra, Venus sería un gran candidato.

Para terminar, una nota de ciencia ficción. Recomiendo a todos leer la aventura de Lucky Starr y los océanos de Venus escrita por Asimov. (Mi crítica del libro). No parece probable que la densa atmósfera de Venus esconda océanos, pero la historia está muy entretenida.

Para mas información http://www.transitofvenus.org/

Referencias:
[1] Pasachoff, J. M., Schneider, G., Golub, L., "The black-drop effect explained", Proceedings IAU Colloquium No. 196, 2004.