¿Venus sigue estando geológicamente activo?

¿Venus sigue estando geológicamente activo?

junio 30, 2021 0 Por RenzoC

Venus a menudo se llama planeta gemelo o gemelo de la Tierra porque los dos mundos son similares en tamaño y densidad. Sin embargo, la segunda roca del sol es extremadamente caliente e inhóspita. «Esta es una de las razones por las que sabemos tan poco sobre la superficie», dijo Howard Zebker, profesor de la Universidad de Stanford. «Si envías una nave espacial a la superficie de Venus, lo cual se ha hecho varias veces, solo duran unos minutos hasta que el ácido caliente las quema».

Zebker es miembro del equipo científico de VERITAS, una de las tres misiones a Venus anunciadas en junio de 2021 por la NASA y la Agencia Espacial Europea. Como parte de la misión VERITAS, que se espera que se lance alrededor de 2028-2030, los instrumentos a bordo de la nave espacial medirán el tiempo que tardan las señales de radar en recuperarse de una serie de ubicaciones precisas en diferentes momentos. Esto producirá pares de imágenes que se pueden combinar para revelar cambios en la altitud de la superficie utilizando una técnica conocida como radar interferométrico de apertura sintética o InSAR.

Los algoritmos y técnicas iniciados por Zebker ayudarán a guiar estas mediciones y traducirlas en mapas 3D de alta resolución de cualquier deformación en curso de la capa más externa de Venus. En la Tierra, InSAR se utilizó para mapear la elevación y el hundimiento relacionados con el bombeo de agua subterránea; detectar sumideros; y para estudiar movimientos de glaciares, terremotos, erupciones volcánicas, deslizamientos de tierra y más. Pero esta es la primera vez que las naves espaciales utilizarán las técnicas para identificar movimientos de fallas activas fuera de nuestro mundo.

Mientras que el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, administrará la misión VERITAS (Emisividad de Venus, Radiociencia, InSAR, Topografía y Espectroscopia), los estudiantes que trabajan en el laboratorio de Zebker en Stanford ayudarán a refinar los algoritmos para la misión en años y trabajarán para interpretar los datos. que llega una vez que VERITAS entra en órbita.

Zebker es profesor de geofísica e ingeniería eléctrica. Aquí, habla de su papel en la misión VERITAS; cómo InSAR ayudará a responder preguntas clave sobre la actividad volcánica y la tectónica de placas en Venus; por qué nuestro gemelo de invernadero puede contener información relevante para modelar el cambio climático en nuestro planeta; y caminos para involucrar a los estudiantes interesados.

¿Qué preguntas sobre Venus ayudarás a responder?

VERITAS estudia principalmente la superficie y el interior de Venus. Mi parte está en la búsqueda de lo que llamamos deformación cortical activa, que nos dice si Venus es geológicamente activo o no: ¿tiene volcanes activos, placas tectónicas en movimiento y terremotos?

Sabemos por la última misión de radar, que voló en 1988, que hay estructuras en Venus que parecen volcanes y algunas cosas que parecen bordes de placas. Las estructuras similares a volcanes no parecen estar organizadas tan ordenadamente como en la Tierra. Pero puede ser que no sepamos qué buscar, y quizás nuestras imágenes estén demasiado borrosas. Y no tenemos idea de si están actualmente activos o si han estado inactivos durante mil millones de años. Si Venus está actualmente activo, esta misión ayudará a determinar si Venus está activo de la misma manera que lo está la superficie de la Tierra.

En la Tierra, tenemos actividad geológica principalmente porque tenemos un núcleo muy caliente. Ese calor genera un flujo de material que hace que las placas tectónicas de la superficie se muevan una al lado de la otra. Cuando se mueven uno al lado del otro a trompicones, los llamamos terremotos. Y cuando generan mucho calor y eso derrite una roca en magma, y ​​eso sale a borbotones, lo llamamos volcán. Tienes basura caliente debajo de la superficie, llega a la superficie y luego se puede enfriar.

Si no encontramos absolutamente ninguna indicación de la tectónica de placas actual en Venus, esto nos dirá que debe haber algún otro proceso para que el calor escape del interior del planeta. Es posible que el calor se acumule durante mucho tiempo, quizás mil millones de años, y luego, de repente, toda la superficie se destruye en un gran cataclismo y todo se pone patas arriba, se derrite y se reforma.

¿Qué tecnología utilizará para investigar la actividad geológica?

Usaremos un instrumento de radar en un modo llamado radar interferométrico de apertura sintética, o InSAR, que es la especialidad de mi grupo de investigación. Enviaremos ondas de radio desde este instrumento a bordo de la nave espacial VERITAS y registraremos diferencias sutiles en el tiempo que tardan esas ondas en rebotar en las superficies duras de Venus. Con InSAR, tomamos múltiples mediciones del mismo punto en la superficie y buscamos cualquier tipo de cambio que haya ocurrido entre esas mediciones, hasta unas pocas fracciones de centímetro.

¿Cuáles son algunos de los desafíos clave que imagina al recopilar estas imágenes de Venus y cómo se pueden superar?

Parte de esto es simplemente la falta de familiaridad con lo que estamos buscando. Sabemos cómo usar InSAR para encontrar un volcán similar a la Tierra o una falla sísmica. Tal vez así se verán en Venus, y tal vez esa sea la forma correcta de procesar los datos, pero tal vez no lo sea.

Una idea artística de volcanes activos en una zona de subducción en Venus. (Crédito de la imagen: NASA / JPL-Caltech / Peter Rubin)

La atmósfera de Venus también es mucho más espesa que la que tenemos en la Tierra y esto interferirá con las señales de nuestro radar. No sabemos cuántos impactos sufrirá la nave espacial. Tendremos que desarrollar algoritmos que permitan realizar múltiples mediciones desde el mismo punto exacto, incluso en presencia de una atmósfera en gran parte turbulenta y obstructiva, y sin GPS, porque nadie ha puesto todavía receptores o transmisores GPS en órbita alrededor de Venus. Durante los próximos años, refinaremos las técnicas que tenemos en la Tierra y estudiaremos de manera análoga a lo que creemos que pueden ser algunas de las características de Venus.

La velocidad de los datos es otro gran problema. No podemos medir toda la superficie de Venus usando InSAR porque requiere muchos datos. Elegiremos el cinco o el 10 por ciento de la superficie que creemos que es más probable que tenga volcanes y límites de placas, y comenzaremos a buscar allí. Gran parte de nuestro trabajo durante los próximos siete años será tratar de descubrir cómo encontrar las mejores lentes de imagen.

¿Cómo podría esta misión proporcionar información sobre el cambio climático en la Tierra?

Venus es un ejemplo extremo de lo que le puede pasar a la Tierra. Los dos planetas son bastante similares en distancia del sol, pero Venus es mucho más caliente porque tiene un efecto invernadero incontrolado. La radiación del sol permanece atrapada en su atmósfera, que es hacia donde nos dirigimos con el calentamiento global.

El efecto invernadero en Venus es tan extremo que no es un análogo de la Tierra a este respecto. Sin embargo, en ciencia, una de las formas en que aprendemos más sobre las cosas es observando lo que sucede en casos extremos. Porque incluso si su modelo está un poco equivocado, cuando se va al caso extremo, queda un largo camino por recorrer. Y así, si realmente podemos restringir los modelos en ese extremo muy caliente y súper fugitivo, y extrapolarlo a las condiciones que tenemos en la Tierra, podría muy bien ayudarnos a decir algo sobre los probables impactos del calentamiento continuo en la Tierra, ahora causado por cambios en la mezcla de gases de la atmósfera.

¿Cuáles son los caminos para que los futuros estudiantes de pregrado y posgrado se involucren en este tipo de proyectos?

Ayuda tener personas que piensan que el espacio es genial. Este es probablemente el primer requisito.

Entonces, el camino es comenzar a prepararse para hacer análisis de datos científicos cuantitativos. En la práctica, significa que deben comprender las matemáticas y la física básicas. Realmente nos basamos en los principios básicos que los estudiantes comienzan a aprender en las clases de programación y física de la escuela secundaria. Hay algunas cosas especializadas que aprenderán a nivel de posgrado. Para los estudiantes universitarios, sería beneficioso obtener exposición para trabajar y analizar datos reales, ya sea a través de la geofísica, la física aplicada, las matemáticas o la ingeniería.

Espero tener un estudiante de posgrado y luego un par de investigadores universitarios de verano en los próximos siete años hasta nuestro lanzamiento, y luego aumentaremos porque realmente tendremos datos con los que trabajar. Intentaremos escribir algunos códigos para anticiparnos a la interferencia que encontraremos en Venus. Los estudiantes deberán aprender a hacer que el código sea confiable y robusto.