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Nueva información sobre el giro y la estructura interna del planeta


Fundamentos como cuántas horas hay en un día de Venus proporcionan datos críticos para comprender las historias divergentes de Venus y la Tierra, dicen los investigadores de UCLA. Crédito: NASA

15 años de mediciones de radar proporcionan nueva información sobre la estructura interna y el giro del planeta.

Venus es un enigma. Es el planeta de al lado y, sin embargo, revela poco sobre sí mismo. Un manto opaco de nubes sofoca un paisaje áspero azotado por ácido lluvia y horneado a temperaturas que pueden licuar el plomo.

Ahora, nuevas observaciones desde la seguridad de la Tierra están levantando el velo sobre algunas de las propiedades más básicas de Venus. Al hacer rebotar repetidamente el radar en la superficie del planeta durante los últimos 15 años, un equipo dirigido por UCLA ha determinado la duración precisa de un día en Venus, la inclinación de su eje y el tamaño de su núcleo. Los hallazgos se publican en la revista Astronomía de la naturaleza.

“Venus es nuestro planeta hermano y, sin embargo, estas propiedades fundamentales siguen siendo desconocidas”, dijo Jean-Luc Margot, profesor de UCLA de ciencias terrestres, planetarias y espaciales que dirigió la investigación.

La Tierra y Venus tienen mucho en común: ambos planetas rocosos tienen casi el mismo tamaño, masa y densidad. Y, sin embargo, evolucionaron por caminos tremendamente diferentes. Fundamentos como cuántas horas hay en un día de Venus proporcionan datos críticos para comprender las historias divergentes de estos mundos vecinos.

Los cambios en el giro y la orientación de Venus revelan cómo se distribuye la masa en el interior. El conocimiento de su estructura interna, a su vez, alimenta la comprensión de la formación del planeta, su historia volcánica y cómo el tiempo ha alterado la superficie. Además, sin datos precisos sobre cómo se mueve el planeta, cualquier intento de aterrizaje futuro podría tener una diferencia de hasta 30 kilómetros.

“Sin estas medidas”, dijo Margot, “básicamente estamos volando a ciegas”.

Eje de giro de Venus

Los científicos de UCLA han aprendido la velocidad glacial a la que cambia la orientación del eje de rotación de Venus, como la peonza de un niño. Crédito: Jean-Luc Margot / UCLA y NASA

Las nuevas mediciones de radar muestran que un día promedio en Venus dura 243.0226 días terrestres, aproximadamente dos tercios de un año terrestre. Además, la velocidad de rotación de Venus siempre está cambiando: un valor medido de una vez será un poco mayor o menor que un valor anterior. El equipo estimó la duración de un día a partir de cada una de las mediciones individuales y observaron diferencias de al menos 20 minutos.

“Eso probablemente explica por qué las estimaciones anteriores no coincidían entre sí”, dijo Margot.

Es probable que la atmósfera densa de Venus sea la responsable de la variación. Mientras chapotea alrededor del planeta, intercambia mucho impulso con el suelo sólido, acelerando y ralentizando su rotación. Esto también sucede en la Tierra, pero el intercambio suma o resta solo un milisegundo de cada día. El efecto es mucho más dramático en Venus porque la atmósfera es aproximadamente 93 veces más masiva que la de la Tierra, por lo que tiene mucho más impulso para comerciar.

El equipo dirigido por UCLA también informa que Venus se inclina hacia un lado precisamente 2.6392 grados (la Tierra está inclinada alrededor de 23 grados), una mejora en la precisión de estimaciones previas en un factor de 10. Las mediciones de radar repetidas revelaron aún más la tasa glacial. en el que cambia la orientación del eje de rotación de Venus, muy parecido a la peonza de un niño. En la Tierra, esta “precesión” tarda unos 26.000 años en dar una vuelta. Venus necesita un poco más de tiempo: unos 29.000 años.

Con estas medidas exactas de cómo gira Venus, el equipo calculó que el núcleo del planeta tiene unos 3.500 kilómetros de ancho, bastante similar a la Tierra, aunque aún no pueden deducir si es líquido o sólido.

Venus como una bola de discoteca gigante

En 21 ocasiones distintas entre 2006 y 2020, Margot y sus colegas apuntaron ondas de radio a Venus desde la antena Goldstone de 70 metros de ancho en el desierto de Mojave en California. Varios minutos después, esas ondas de radio rebotaron en Venus y regresaron a la Tierra. El eco de radio se captó en Goldstone y en el Observatorio Green Bank en West Virginia.

“Usamos Venus como una bola de discoteca gigante”, dijo Margot, con la antena parabólica actuando como una linterna y el paisaje del planeta como millones de pequeños reflectores. “Lo iluminamos con una linterna extremadamente potente, unas 100.000 veces más brillante que una linterna típica. Y si seguimos los reflejos de la bola de discoteca, podemos inferir propiedades sobre el giro. [state]. “

Los reflejos complejos iluminan y atenúan erráticamente la señal de retorno, que recorre la Tierra. La antena Goldstone ve el eco primero, luego Green Bank lo ve aproximadamente 20 segundos después. El retraso exacto entre la recepción en las dos instalaciones proporciona una instantánea de la rapidez con la que gira Venus, mientras que la ventana de tiempo particular en la que los ecos son más similares revela la inclinación del planeta.

Las observaciones requirieron un tiempo exquisito para asegurar que Venus y la Tierra estuvieran posicionados correctamente. Y ambos observatorios tenían que funcionar perfectamente, lo que no siempre fue el caso. “Descubrimos que en realidad es un desafío lograr que todo funcione correctamente en un período de 30 segundos”, dijo Margot. “La mayoría de las veces, obtenemos algunos datos. Pero es inusual que obtengamos todos los datos que esperamos obtener “.

A pesar de los desafíos, el equipo sigue adelante y ha puesto la mirada en Júpiterlunas de Europa y Ganímedes. Muchos investigadores sospechan fuertemente que Europa, en particular, esconde un océano de agua líquida debajo de una gruesa capa de hielo. Las mediciones de radar terrestres podrían fortalecer el caso de un océano y revelar el grosor de la capa de hielo.

Y el equipo continuará haciendo rebotar el radar en Venus. Con cada eco de radio, el velo sobre Venus se levanta un poco más, trayendo a nuestro planeta hermano a una vista cada vez más nítida.

Referencia: “Estado de giro y momento de inercia de Venus” por Jean-Luc Margot, Donald B. Campbell, Jon D. Giorgini, Joseph S. Jao, Lawrence G. Snedeker, Frank D. Ghigo y Amber Bonsall, 29 de abril de 2021, Astronomía de la naturaleza.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01339-7

Esta investigación fue apoyada por NASA, el Laboratorio de Propulsión a Chorro y la Fundación Nacional de Ciencias.

Otros investigadores que contribuyeron al estudio son Donald Campbell de la Universidad de Cornell; Jon Giorgini, Joseph Jao y Lawrence Snedeker del Jet Propulsion Laboratory; y Frank Ghigo y Amber Bonsall del Observatorio Nacional de Radioastronomía en Virginia Occidental.



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