¿Por qué Venus es más caliente que Mercurio cuando Mercurio está más cerca del Sol?

¿Por qué Venus es el planeta más caliente, mientras que Mercurio está más cerca del Sol? – Sejal M., 7 años, Bangalore, India

Cuando el sistema solar recién se estaba formando, hace 4.500 millones de años, Venus era probablemente un paraíso tropical. Probablemente océanos de agua cubrían su superficie y nubes ondulantes salpicaban su cielo. En aquella época, Mercurio, el planeta más cercano al Sol, era sin duda el planeta más caliente del Sistema Solar.

Pero luego el Sol se volvió más brillante y una serie de eventos conocidos como efecto invernadero causaron que la temperatura de la superficie de Venus se elevara muy por encima de la de Mercurio. Sin duda, al ser el planeta más cercano al Sol, algunas partes de Mercurio todavía están extremadamente calientes. La temperatura de su superficie en el lado soleado es de aproximadamente 800 grados Fahrenheit (430 grados Celsius), lo suficientemente caliente como para derretir el plomo.

Soy un científico espacial apasionado por la enseñanza de física y astronomía. He visto a Venus brillar intensamente en el cielo occidental justo después del atardecer y, en raras ocasiones, he visto a Mercurio hacer una breve aparición como la “estrella vespertina”.

¿Qué es el efecto invernadero?

Venus no es el único planeta que experimenta el efecto invernadero. Hoy, el mismo fenómeno mantiene habitable la superficie de la Tierra.

El efecto invernadero atrapa el calor en la atmósfera del planeta.

Los objetos calientes emiten radiación electromagnética, o luz, porque sus átomos y moléculas vibran constantemente. La superficie de la Tierra es calentada por el Sol y emite luz infrarroja que es invisible a los ojos. Los humanos y los animales también brillan en infrarrojos, y la mayor parte de la energía liberada por una fogata es radiación infrarroja. Cuanto más caliente es el objeto, más radiación infrarroja emite.

En un planeta sin atmósfera, como Mercurio, esta energía escapa directamente al espacio. Como resultado, hay una enorme diferencia de temperatura entre el lado cálido iluminado por el sol de Mercurio y su lado nocturno, donde las temperaturas pueden bajar a menos 290 grados F (menos 180 grados C).

En la Tierra, los gases de efecto invernadero en la atmósfera, incluidos el dióxido de carbono, el metano y las moléculas de vapor de agua, absorben y atrapan parte de esta radiación infrarroja, actuando como una manta alrededor del planeta y manteniendo la superficie caliente.

La temperatura promedio de la superficie de la Tierra es de aproximadamente 59 F (15 C). Sin gases de efecto invernadero, la temperatura estaría más cerca de 0 F (menos 18 C) y la Tierra se parecería a una bola de nieve gigante. Definitivamente necesitamos un efecto invernadero moderado para que nuestro planeta sea habitable.

Los gases de efecto invernadero en la atmósfera terrestre retienen parte del calor del Sol. NASA/JPL-Caltech, CC BI Destinos divergentes

Pero, ¿cómo pudo Venus, un planeta casi del mismo tamaño que la Tierra y que alguna vez estuvo hecho del mismo material, terminar tan diferente de nuestro mundo natal? Hay varias pistas de por qué Venus es hoy un planeta tan caliente e incómodo.

Los científicos coinciden en que, debido a sus tamaños similares y su proximidad al Sol, la Tierra y Venus probablemente comenzaron con cantidades comparables de agua y dióxido de carbono. En la Tierra, la mayor parte del dióxido de carbono está disuelto en los océanos o encerrado en rocas, como la piedra caliza. Es posible que Venus alguna vez haya almacenado dióxido de carbono de manera similar.

Los modelos científicos de estrellas muestran que el Sol se ha vuelto más brillante aproximadamente un 40% desde la historia temprana del Sistema Solar. Hace cuatro mil millones de años, emitía sólo alrededor del 70% de la energía que emite hoy.

Los científicos no están de acuerdo sobre si Venus alguna vez tuvo océanos de larga vida. Pero la evidencia sugiere que el planeta poseía abundante agua al principio de su historia. A medida que aumentara la luz solar, más y más agua se evaporaría a la atmósfera. Sin agua superficial para absorber y almacenar dióxido de carbono, casi todo este gas de efecto invernadero se acumuló en la atmósfera.

Este proceso, a su vez, causaría aún más evaporación y aún más calentamiento, un circuito de retroalimentación conocido como efecto invernadero desbocado. Hoy en día, el dióxido de carbono constituye aproximadamente el 96% de la atmósfera de Venus, y la temperatura de su superficie es casi constante de 867 F (464 C) de día o de noche. Venus ahora está atrapado en este estado, y su atmósfera y la temperatura de su superficie permanecerán así durante mucho tiempo.

La antigua Venus puede haber parecido relativamente similar a la Tierra, según el modelo climático de la NASA. NASA

Imagínese cuán espesa sería la atmósfera de la Tierra si todos los océanos se evaporaran y todo el dióxido de carbono disuelto en ellos se liberara al aire. Algo parecido ocurrió en Venus.

Como resultado, la presión atmosférica sobre la superficie de Venus es más de 90 veces mayor que la presión atmosférica de la Tierra al nivel del mar. Para experimentar una presión tan alta en la Tierra, habría que sumergirse a una profundidad de unos 940 metros (3000 pies). ¡Tanta presión es como tener cinco elefantes sobre tus hombros!

¿El efecto invernadero desbocado de la Tierra?

Es posible que haya escuchado a los científicos advertir que la Tierra podría experimentar algunos de los mismos procesos que afectan a Venus si el cambio climático inducido por el hombre continúa sin control. Las temperaturas globales están aumentando a medida que la gente quema carbón, petróleo y gas natural para actividades industriales y de transporte, liberando grandes cantidades de dióxido de carbono a la atmósfera. El dióxido de carbono permanece en la atmósfera durante mucho tiempo. A medida que se acumula más y más allí, atrapa más calor, elevando la temperatura en la superficie del planeta.

Otro importante gas de efecto invernadero es el metano. A medida que la Tierra se calienta, una fuente importante de metano es el derretimiento del permafrost, el suelo permanentemente congelado que se encuentra principalmente en el Ártico. Cuando el permafrost se descongela, la materia orgánica que ha estado congelada durante miles de años queda expuesta, incluidas plantas antiguas, musgos e incluso restos de mamuts lanudos y otros animales grandes.

Luego, las bacterias pueden descomponer esa materia y, al hacerlo, liberan metano a la atmósfera.

A medida que la Tierra se calienta, más permafrost se derrite, liberando aún más metano y creando un círculo vicioso. Es posible que la Tierra nunca alcance las temperaturas extremas que se encuentran hoy en Venus. Sin embargo, nuestro planeta podría convertirse en un lugar mucho menos confortable a medida que aumenten las temperaturas.

Sin embargo, la temperatura de la superficie de la Tierra nunca se acercará a la de Venus durante nuestra vida, y Venus seguirá siendo el planeta más caliente del Sistema Solar, a pesar de estar más lejos del Sol que Mercurio.

Y como la curiosidad no tiene límite de edad, adultos, cuéntanos también qué te estás preguntando. No podremos responder todas las preguntas, pero haremos nuestro mejor esfuerzo.