El errático vagar del vórtice polar de Venus

Itziar Garate-Lopez (Universidad del País Vasco)

Debido a su difícil observación, los polos de un planeta siempre nos han intrigado a los científicos planetarios. En la Tierra, por ejemplo, la diferencia de temperatura existente entre el océano y el continente antártico genera un vórtice polar estacional, conocido por su relación con el agujero de la capa de ozono. En Saturno, ambos polos tienen estructuras sorprendentes como la onda hexagonal que se forma alrededor de su polo norte. Por tanto, no es de extrañar que Venus también tenga algo que decir en cuanto a vórtices polares. En el Grupo de Ciencias Planetarias de la Universidad del País Vasco llevamos un par de años estudiando el vórtice atmosférico existente sobre el polo sur de Venus, y hemos visto que es mucho más caótico e impredecible de lo que pensábamos hasta ahora [Ref. 1].

El vórtice fue descubierto a comienzos de la misión Venus Express (VEX) de la Agencia Espacial Europea, allá por Abril del 2006, aunque enseguida se vio que era muy similar a la estructura observada en el polo norte por la nave Pioneer Venus en 1979 [Ref. 2]. También sabemos desde aquellas primeras observaciones que el vórtice presenta una variabilidad única en cuanto a morfología [Ref. 3], cambiando de forma día tras día. Sin embargo, no se había realizado un estudio lo suficientemente detallado como para poder entender la naturaleza y la evolución de esta formación atmosférica tan peculiar, hasta ahora.

Nosotros hemos analizado imágenes infrarrojas correspondientes a más de 150 días (u órbitas, ya que la nave VEX tarda 24 horas en orbitar alrededor del planeta), obteniendo casi 13000 trazadores de viento divididos en dos niveles atmosféricos. Obtener cada trazador implica hacer un seguimiento de una estructura nubosa individual en dos imágenes separadas por un intervalo de tiempo, de típicamente una hora. Las imágenes usadas provienen del instrumento Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer (VIRTIS), a bordo de la nave espacial, que es un espectrómetro de imagen que recoge la radiación procedente del planeta en longitudes de onda visible e infrarroja. En pocas palabras, al observar a través de las denominadas “ventanas atmosféricas” uno puede observar las estructuras más profundas en la atmósfera, o incluso la superficie, mientras que al estudiar las longitudes de onda en las que la atmósfera es opaca, uno sondea los niveles superiores. VIRTIS nos permite obtener imágenes de dos niveles atmosféricos simultáneamente. Con imágenes tomadas a 1.74µm podemos observar la radiación térmica de la baja atmósfera filtrada por la capa inferior de las nubes a 40km de altura. Con las tomadas a 3.8µm o 5.1µm, en cambio, somos sensibles a las nubes superiores que hay a 60km de altura.

Figura 1: El vórtice polar sur de Venus cambia de forma a diario. Los paneles superiores de esta figura muestran las nubes superiores, a 65 km por encima de la superficie del planeta. Los paneles inferiores muestran el vórtice 20km más abajo, mostrando la extensión vertical y variabilidad de este fenómeno atmosférico. Créditos: Grupo de Ciencias Planetarias, UPV/EHU.

Figura 1: El vórtice polar sur de Venus cambia de forma a diario. Los paneles superiores de esta figura muestran las nubes superiores, a 65 km por encima de la superficie del planeta. Los paneles inferiores muestran el vórtice 20km más abajo, mostrando la extensión vertical y variabilidad de este fenómeno atmosférico. Créditos: Grupo de Ciencias Planetarias, UPV/EHU.

La recopilación de los datos es una parte esencial de la ciencia, pero no acaba ahí la cosa. Una vez de tener el campo de velocidades del viento en dos alturas, hemos calculado y estimado otras magnitudes físicas que nos proporcionan información dinámica del vórtice, como por ejemplo la vorticidad, la divergencia o la cizalla vertical del viento. Aunque esperábamos que nuestro estudio nos condujera a entender el porqué de la variabilidad del vórtice o de los procesos energéticos que dominan su dinámica, no ha sido así. Lo único que hemos sacado en claro es que el comportamiento del vórtice no es otra cosa que impredecible, tanto en morfología como en su movimiento alrededor del polo sur de Venus. Las diferentes trayectorias observadas en los dos niveles de altura no parecen seguir patrón alguno, sino que más bien describen un errático movimiento que en ocasiones rota en torno al polo y otras veces, en cambio, lo cruza como si nada. Además, el hecho de que el centro de rotación del propio vórtice en los dos niveles de la atmósfera no esté alineado en vertical y que, por consiguiente, cada nivel tenga un movimiento independiente alrededor del polo, ha sido un resultado inesperado.

Figura 2: Proyecciones polares del movimiento del vórtice del polo sur de Venus a ~40km de altura (rojo) y ~60km de altura (azul). Los números indican la órbita (o día) en el que se estimo la posición del centro de rotación del vórtice. Créditos: Grupo de Ciencias Planetarias, UPV/EHU.

Figura 2: Proyecciones polares del movimiento del vórtice del polo sur de Venus a ~40km de altura (rojo) y ~60km de altura (azul). Los números indican la órbita (o día) en el que se estimo la posición del centro de rotación del vórtice. Créditos: Grupo de Ciencias Planetarias, UPV/EHU.

De todos modos, aunque los vórtices polares sean uno de los secretos mejor guardados de Venus, no constituyen el enigma más llamativo de la atmósfera de este planeta vecino. El misterio más intrigante es su “superrotación”. Venus es un planeta de rotación lenta (el día venusiano, de 243 días terrestres, es más largo que el año venusiano, de 224 días terrestres), y sin embargo su atmósfera se mueve 60 veces más rápido. ¿Si hay alguna relación entre todos los fenómenos atmosféricos? Seguro que sí. Sin embargo, para poder llegar a comprender las distintas atmósferas planetarias (no sólo la de Venus, sino también las de la Tierra y resto de planetas), necesitamos entender primero los mecanismos que las conducen, para lo que se requiere una modelización de los datos. Datos como los nuestros.

Itziar Garate-Lopez

Referencias

1. I. Garate-Lopez, R. Hueso, A. Sánchez-Lavega, J. Peralta, G. Piccioni, P. Drossart. A chaotic long-lived vortex at the southern pole of Venus. Nature Geoscience 6, 254-257 (2013).

2. Suomi, V. E. & Limaye, S. S. Venus: further evidence of vortex circulation. Science 201, 1009-1011 (1978).

3. Piccioni, G. et al. South-polar features on Venus similar to those near the north pole. Nature 450, 637-40 (2007).

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Una respuesta a El errático vagar del vórtice polar de Venus

  1. jlillo dijo:

    Muchísimas gracias a Itziar Garate Lopez, autora del artículo recientemente publicado en la prestigiosa revista Nature Geoscience en relación con la detección del movimiento del vórtice polar de Venus. Es de agradecer su disponibilidad para escribir este texto e ilustrarnos sobre tan curioso fenómeno de primerísima mano. Muchas gracias.

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