La sonda sobre Venus (dibujo)

Introducción. La primera fase de la exploración de Venus realizada por la misiones Venera, Pioneer Venus y Vega (1962-1985) estableció una descripción básica de las condiciones físico-químicas que prevalecen en la atmósfera y superficie del planeta. Al mismo tiempo, se generaron más dudas sobre los procesos físicos que sostienen esas condiciones, muchos de los cuales permanecen sin solucionar hoy día. El mapeo extenso de radar realizado por la sonda Venera-15 y los orbitadores Venera-16 y Magallanes (Magellan), combinado con las primeras apreciaciones logradas en los aterrizajes, produjeron una gran expansión de nuestro conocimiento de la geología y geofísica de Venus. Ahora es necesario realizar un relevamiento similar en la atmósfera de este planeta, en especial en la zona de la atmósfera inmediatamente debajo de la capa superior de nubes. Esta zona, con la excepción de medidas locales realizadas por las sondas que descendían, no ha sido observada por las misiones previas a Venus.

Cuando arribe al planeta, la misión Venus Express será la primera misión orbital que se dedicará a explorar la atmósfera del vecino de la Tierra en veinte años. En este retorno al que algunos científicos planetarios llaman "el Planeta Olvidado", la misión Venus Express usará una nueva generación de instrumentos para atisbar a través de la gruesa cortina de nubes ácidas sulfúricas, develar los misterios de la caliente y corrosiva atmósfera del planeta, estudiar los mecanismos que mantienen en circulación los vientos huracanados y los gigantescos vórtices, encontrar la relación entre el clima extremo del planeta y la actividad volcánica.

Objetivos científicos. Los misterios fundamentales de Venus son los relacionados con el movimiento atmosférico global, la composición química de la atmósfera y sus variaciones, las interacciones físicas y químicas entre la superficie y la atmósfera, incluyendo la actividad volcánica, la física y química de la capa de nubes, el balance térmico y el rol de los gases detectados en el efecto invernadero, el origen y evolución de la atmósfera y el entorno del plasma planetario y su interacción con el viento solar. Además, continúan sin resolver las cuestiones claves de la historia de la actividad volcánica en Venus, la estructura tectónica global e importantes características de la superficie del planeta.

Esta propuesta apunta a una investigación global desde órbita de la atmósfera de Venus y su envoltura de plasma y señala importantes aspectos físicos de la geología y superficie.

Más específicamente, las metas científicas de la misión Venus Express son:

• Estudio global de la estructuración de las temperaturas atmosféricas desde la superficie hasta los 200 km de altura, aproximadamente;
• Estudio coherente de la circulación global (super-rotación, vientos termosféricos solares-antisolares) y del fenómeno de ondas desde 50 a 150 km, aproximadamente;
• Investigación global de la composición y química de la atmósfera inferior (0-40 km) y en la atmósfera dentro y por encima de las nubes (55-150 km) (H₂O, SO₂, SO, COS, CO, HCl, HF y otros gases);
• Investigación de las estructura de las nubes, naturaleza y distribución del elemento desconocido que absorbe los ultravioletas, procesos de formación y evolución de las nubes;
• Estudio del balance de energía y del efecto invernadero;
• Búsquedas de rayos eléctricos en Venus;
• Estudio del plama planetario (átomos neutrales energizados, iones y electrones), procesos de escape y la interacción con el viento solar;
• Estudio sonoro debajo de la superficie de las formas de terreno de Venus y de las propiedades de la superficie;
• Búsqueda de actividad volcánica y sísmica y estudio del rol del vulcanismo ela formación del clima actual.

El contenido de la misión. Las tareas que se listan arriba se pueden encarar eficientemente utilizando un orbitador equipado con un adecuado conjunto de sensores remotos e instrumentos in situ. En comparación con las misiones anteriores, se logrará un avance sensacional gracias a la explotación en el lado nocturno de Venus de las "ventanas" espectrales, descubiertas a fines de los 80 en la zona del espectro cercana al infrarrojo. Se pueden tomar mediciones de la radiación en la atmósfera baja y de las fugas de la superficie hacia el espacio. Con una combinación de espectrómetros y de trazadores espectrográficos de imágenes que cubra desde la banda cercana al ultravioleta a los infrarrojos medio, junto con el uso de radar de baja frecuencia para hacer un análisis sonoro debajo de la superficie y los instrumentos de plasma, un orbitador puede ofrecer un estudio global de la superficie de Venus y de la atmósfera hasta alrededor de 200 km de altitud.

La reutilización del contenedor Mars Express nos da una oportunidad excelente y apropiada de lograr un gran avance en la exploración de Venus. Los instrumentos diseñados para la misión Mars Express y Rosetta son muy apropiados para esta tarea. Los siguientes instrumentos disponibles: SPICAM, un versátil espectrómetro UV-IR; PFS, un espectrómetro de Fourier de alta resolución; ASPERA, una combinación de espectrómetro y cámara de imágenes de átomos neutrales energéticos, electrones e iones; VIRTIS, sensible cámara de imágenes de luz visible y cercana al infrarrojo y espectrógrafo, el experimento VeRa de radio y el radar MARSIS de baja frecuencia pueden lograr la mayoría de los amplios objetivos científicos que se formularon. Otros instrumentos, tal como el radar de microondas, cámaras-espectrógrafos de ultravioleta y térmicas y magnetómetro, que están en su fase final de desarrollo para varias misiones, pueden ofrecer análisis científicos complementarios de gran valor.

La misión a Venus propuesta logrará lo siguiente:

• Primer monitoreo global desde órbita de la composición de la atmósfera inferior en la ventanas de transparencia de infrarrojo;
• Primer estudio coherente de la temperatura y dinámica atmosféricas desde la superficie y hasta los 200 km;
• Primera medición global desde órbita de la distribución de temperaturas de la superficie;
• Primer estudio de la dinámica de la atmósfera media y alta de emisiones de O₂, O y NO;
• Primera medición de los escapes atmosféricos no térmicos;
• Primeras observaciones coherentes de Venus en el rango espectral que va desde el UV al infrarrojo térmico;
• Primera aplicación a Venus de la técnica de ocultación;
• Primer uso de un analizador 3D de masa de iones, un espectrómetro de energía de alta resolución y una cámara de imagen de átomos neutrales energéticos;
• Primer monitoreo completo del entorno electromagnético del planeta.

Valor del programa. La Venus Express será una continuación natural de la primera fase de la exploración de Venus realizada con las naves soviéticas y norteamericanas. El tiempo que pasó desde que se completó esa primera fase ha sido utilizado por los científicos planetarios para analizar los datos de las misiones previas y diseñar las tareas necesarias para el próximo paso.

Junto con las misiones Mars Express y Bepi Colombo a Marte y Mercury, esta misión a Venus, dada la calidad que se espera para su resultados científicos, afirmará un programa coherente de exploración de planetas terrestres y le dará a Europa una posición de avanzada en este campo de investigación planetaria. El orbitador Venus Express jugará, además, el rol de abrir caminos para futuras misiones al planeta Venus, más complejas. Los datos obtenidos ayudarán a planear y optimizar las investigaciones futuras. El equipo científico contará con cincuenta colaboradores potenciales de diez países diferentes. Los instrumentos han sido fabricados en países europeos, Estados Unidos, Japón y Rusia.

La comparación de la misión Venus Express con la misión Venus Orbiter planeada por la Agencia Espacial Japonesa (Japanese Space Agency) muestra que las dos misiones son altamente complementarias en términos de investigaciones de dinámica atmosférica. Es posible realizar observaciones coordinadas simultáneas desde las dos naves, lo que brinda oportunidades sin precedente para el estudio de Venus. La superposición de metas científicas de estas misiones puede convertirse en una amplia cooperación científica y de equipo.

Comunicación científica y alcance público. Todas las misiones planetarias tienen algún componente interesante e importante para el público. Una misión a Venus lo tiene, sin duda, dadas las condiciones exóticas del planeta y la importancia de comparar Venus con la Tierra, en especial en el contexto de los cambios climáticos que se pueden producir en nuestro planeta.

Venus es el objeto más brillante en el cielo después del Sol y la Luna, y el planeta más cercano y fácilmente reconocible. Venus es hermano mellizo de la Tierra, con tamaño y masa similares pero con una atmósfera drásticamente distinta, que posee una alta concentración de dióxido de carbono, nubes de ácido sulfúrico, temperaturas a nivel de tierra extremadamente altas, vientos huracanados que dan vueltas al planeta, vórtices gigantes y una interacción directa con el viento solar, a la manera de los cometas. Es, en consecuencia, un laboratorio natural para estudiar la dinámica y química de la atmósfera, el balance radiactivo y los efectos del plasma planetario. El aspecto más provocador de la historia de Venus es la evolución de su atmósfera, que se supone que alguna vez fue similar a la de la Tierra, de manera que en algún momento de la evolución los dos planetas siguieron caminos drásticamente diferentes. ¿Fue resultado de la evolución natural o de un suceso catastrófico en la historia de Venus?

Venus sufre un poderoso efecto invernadero, fijando un récord absoluto en el Sistema Solar. El incremento de alrededor de 500 grados Kelvin en su superficie se debe a la presencia de ciertos gases y de nubes que están presentes en la Tierra, aunque en cantidades menores. ¿Será ése el futuro de nuestro planeta si la polución atmosférica sigue creciendo? ¿Cuán estable es nuestro sistema climático? ¿Cómo logró ubicarse la Tierra, en su evolución, entre el helado clima de Marte y el horror caliente de Venus? Muchas de las respuestas aplicables a Venus pueden ser útiles para salvar la Tierra, y el interés popular en estos temas es alto. Por esto, además de la satisfacción de llevar adelante la exploración de nuestro vecino más parecido y cercano, el estudio de Venus representa un paso clave en la compresión de qué se debe hacer para asegurar nuestra supervivencia en la Tierra.