noviembre 28, 2022

Misión DAVINCI: en busca de los océanos perdidos de Venus

El Venus actual es el lugar más parecido al infierno de Dante que conocemos. Pero no siempre fue así. Hace miles de millones de años las condiciones pudieron ser más benignas e incluso hay teorías que afirman que el «gemelo de la Tierra» tuvo océanos hasta fechas recientes (geológicamente hablando, se entiende). Resulta fascinante imaginar que, quizá, hasta hace mil o dos mil millones de años nuestro sistema solar tuvo dos planetas con océanos en su superficie. Pero también es posible que Venus jamás tuviese masas de agua en su superficie y siempre haya sido un desierto. ¿Cómo podemos saber cuál estas teorías son ciertas? Pues enviando sondas que exploren el planeta cercano. Aunque desde los años 80 ningún artefacto humano ha descendido por la atmósfera de Venus, en 2031 esta vergonzosa etapa de olvido de la superficie del lucero del alba llegará a su fin. Ese año la sonda DAVINCI atravesará la atmósfera de Venus para recabar claves que nos permitan comprender mejor su pasado.

Recreación de la cápsula de DAVINCI en la superficie de Venus (NASA).

DAVINCI formará parte de la pequeña flotilla de exploración del planeta cercano, que también incluirá a VERITAS o EnVISION, misiones de la NASA y la ESA, respectivamente, que estudiarán el planeta desde la órbita y que obtendrán mapas de la superficie en alta resolución mediante el radar, puesto que la superficie de Venus es inaccesible en el visible por culpa de las espesas capas de nubes que cubren el planeta (a estas misiones hay que añadir otras sondas como la Shukrayaan 1 de India). DAVINCI, que es el acrónimo de Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gases, Chemistry, and Imaging, también se conoce como DAVINCI+ para diferenciarla de las primeras propuestas que no fueron aprobadas. En cualquier caso, es la primera sonda que estudiará directamente la atmósfera y la superficie venusinas desde que las sondas soviéticas VeGa 1 y 2 hicieran lo propio en 1985.

Tres motivos para estudiar Venus (NASA).
¿Hasta cuándo tuvo océanos Venus, si es que los tuvo? (Garvin et al.).

El principal parámetro que medirá DAVINCI para saber si Venus tuvo alguna vez mares es la proporción entre deuterio e hidrógeno. El exceso anómalo de deuterio en el vapor de agua de Venus detectado por varias sondas —especialmente la Pioneer Venus— indica que el planeta vecino tuvo mucha más agua en el pasado, puesto que el deuterio es más pesado que el hidrógeno y tarda más en escaparse al espacio exterior. La Pioneer Venus detectó en los años 70 un exceso de deuterio cien veces superior a las proporciones terrestre. Sin embargo, esta cifra parece que varía significativamente con la altitud, por lo que existen muchos modelos con condiciones iniciales diferentes —o sea, con mucha o poca agua— que pueden explicar esta cifra actual. DAVINCI podrá medir la proporción de deuterio a lo largo de toda la atmósfera con una precisión sin precedentes. Y, lo que es más importante, lo hará en la troposfera del planeta (como mínimo tomará cinco medidas de este parámetro por debajo de los 50 kilómetros de altitud, incluyendo una medida por debajo de los 15 kilómetros). Dependiendo de la variación vertical de esta magnitud, sabremos exactamente cuánta agua ha perdido Venus, lo que servirá para aclarar si alguna vez tuvo suficiente para formar océanos o mares.

Calendario de la misión DAVINCI (NASA).
Fases del descenso de la cápsula (Garvin et al.).

DAVINCI debe despegar en junio de 2029 y, tras seis meses de viaje, realizará un primer sobrevuelo de Venus en el que la sonda estudiará el planeta de forma remota. En noviembre de 2030 llevará a cabo un segundo sobrevuelo y, por fin, el 21 de junio de 2031 la cápsula de descenso entrará en la atmósfera de Venus. La cápsula, denominada PFS (Probe Flight System) se separará de la etapa de crucero o CRIS (Carrier Relay Imaging Spacecraft) dos días antes. La entrada atmosférica comenzará a los 140 kilómetros de altitud. Luego desplegará su paracaídas a 70 kilómetros de altitud y separará su escudo térmico e iniciará un descenso que durará unos 59 minutos. La cápsula, con unas dimensiones de 98 x 85 centímetros, tiene una masa de 200 kg y está fabricada en titanio. Su diseño está basado en el empleado en la misión Pioneer Venus de los años 70. 32 minutos después de la reentrada el paracaídas se separará para acelerar el descenso e impedir que la sonda quede destruida antes de tocar la superficie.

Detalle del descenso de la cápsula de DAVINCI por la atmósfera (Garvin et al.).
Partes de la cápsula (Garvin et al.).

DAVINCI descenderá sobre Alpha Regio, uno de los «continentes» de Venus que se caracteriza por ser una zona de tipo tessera, que es como se llama a los terrenos altamente deformados de Venus. DAVINCI buscará evidencias de la existencia de rocas félsicas en Alpha Regio, es decir, rocas que se hayan formado en la presencia de agua, como el granito en la Tierra. Si Alpha Regio posee este tipo de rocas, será una prueba más en favor de la presencia de océanos primigenios. Además, la cápsula analizará la atmósfera mediante cuatro instrumentos —dos espectrómetros, una estación meteorológica, y un sensor de oxígeno para la baja atmósfera— y una cámara de descenso (VenDI). VenDI (Venus Descent Imager) es una cámara basada en los instrumentos MAHLI y MARDI del rover marciano Curiosity. Observará la superficie en infrarrojo con una resolución que irá aumentando a medida que el artefacto descienda (de 200 metros por píxel a 0,5 m/píxel, quizá 0,1 m/píxel). Está previsto que la cápsula aterrice a una velocidad de 67 km/h, por lo que no es seguro que sobreviva al impacto. Si lo hace, podrá aguantar unos 18 minutos transmitiendo datos en las infernales condiciones de Venus. La sonda incluye varios sistemas de refrigeración pasiva para retrasar el inevitable calentamiento por culpa de los 460 ºC que encontrará en la superficie.

Instrumentos de DAVINCI (Garvin et al.).

Otro factor clave que analizará DAVINCI será la cantidad de gases nobles presentes en la atmósfera y la proporción de algunos de sus isótopos. Estos gases constituyen un registro de la historia de un planeta. Las sondas Venera soviéticas midieron la cantidad de neón y argón en la atmósfera, que resultó ser mayor que la terrestre —que, a su vez, es mayor que la cantidad de estos gases que encontramos en Marte—. Por contra, la cantidad de kriptón no está nada clara y menos aún la de xenón. Necesitamos conocer la cantidad de estos elementos para poder discriminar entre varios modelos de formación de Venus, modelos que predicen una mayor o menor cantidad de agua inicial. Pero, sobre todo, necesitamos medir la proporción de diversos isótopos de estos gases. Por ejemplo, la proporción entre argón-36 y argón-38 es muy importante para determinar si ha habido procesos de pérdida de atmósfera primigenia (la atmósfera original de Venus pudo ser muy diferente a la actual y mucho más parecida a la de la Tierra). En este sentido, la proporción entre neón-20 y neón-22 se considera útil para saber si la atmósfera primigenia procedía principalmente de materiales aportados por asteroides que chocaron contra el planeta durante su formación o del interior del planeta. Los isótopos del kriptón y el xenón también servirán para responder a esta pregunta.

No conocemos bien la cantidad de gases nobles en Venus (Garvin et al.).

Por otro lado, las cantidades de helio-4, argón-40, xenón-129 y xenón-136 servirán para saber qué proporción de la atmósfera proviene de la actividad volcánica. Los isótopos xenón-129 y xenón-136 también nos pueden indicar si Venus sufrió impactos gigantes como el que formó la Luna. Por supuesto, DAVINCI medirá además otras sustancias como dióxido de azufre, trióxido de azufre, vapor de agua, sulfuro de hidrógeno, ácido sulfúrico, nitrógeno, monóxido de carbono o dióxido de carbono, este último el principal componente de la atmósfera de Venus.

Determinados gases en la atmósfera de Venus y su ciclo (Garvin et al.).

Con suerte, dentro de nueve años podremos disfrutar de imágenes en alta resolución de la superficie de Venus y, sobre todo, de datos que nos darán información sobre el origen y evolución del planeta gemelo de la Tierra. Y, quizá, al fin, podremos responder a la pregunta de si el planeta vecino tuvo o no océanos.

Póster de DAVINCI (NASA).

Referencias:

  • https://iopscience.iop.org/article/10.3847/PSJ/ac63c2

La entrada Misión DAVINCI: en busca de los océanos perdidos de Venus fue escrita en Eureka.