Astrónomos descobrem um aumento espetacular de certos gases na atmosfera de Vénus

Graças às observações do instrumento Solar Occultation in the Infrared (SOIR) a bordo da sonda espacial Venus Express da Agência Espacial Europeia (ESA), os investigadores descobriram um aumento inesperado da abundância de duas variantes de moléculas de água (H2O e HDO) e da sua relação HDO/H2O na mesosfera de Vénus.

Vénus: o gémeo da Terra em condições extremas

Atualmente, Vénus é um planeta seco e hostil. Tem pressões quase 100 vezes superiores às da Terra e temperaturas de cerca de 460 °C.

A sua atmosfera, coberta por densas nuvens de ácido sulfúrico e gotículas de água, é extremamente seca. A maior parte da água encontra-se debaixo e dentro destas camadas de nuvens. No entanto, é possível que Vénus tenha albergado tanta água como a Terra no passado.

“Vénus é normalmente chamado de gémeo da Terra devido ao seu tamanho semelhante”, diz Hiroki Karyu, um investigador da Universidade de Tohoku. “Apesar das semelhanças entre os dois planetas, a sua evolução foi diferente. Ao contrário da Terra, Vénus tem condições extremas à superfície”.

A investigação das abundâncias de H2O e do seu homólogo deuterado HDO (isotopólogos) revela informação sobre a história da água em Vénus. É geralmente aceite que Vénus e a Terra tinham inicialmente uma relação HDO/H2O semelhante. No entanto, a relação observada na atmosfera de Vénus (abaixo dos 70 km) é 120 vezes superior, indicando um enriquecimento significativo de deutério ao longo do tempo.

Este enriquecimento deve-se principalmente ao facto de a radiação solar decompor os isotopólogos da água na atmosfera superior, produzindo átomos de hidrogénio (H) e deutério (D). Como os átomos de H escapam mais facilmente do espaço devido à sua menor massa, a razão HDO / H2O aumenta gradualmente.

Para determinar a quantidade de H e D que escapam para o espaço, é essencial medir as quantidades de isótopos de água a alturas em que a luz solar os pode decompor, o que acontece acima das nuvens a altitudes superiores a ~70 km.

O estudo publicado na revista PNAS encontrou dois resultados surpreendentes

As concentrações de H2O e HDO aumentam com a altitude entre 70 e 110 km e o rácio HDO/H2O aumenta significativamente numa ordem de grandeza neste intervalo, atingindo níveis mais de 1.500 vezes superiores aos dos oceanos da Terra.

Um mecanismo proposto para explicar estes resultados envolve o comportamento dos aerossóis de ácido sulfúrico hidratado (H2SO4). Estes aerossóis formam-se logo acima das nuvens, onde as temperaturas descem abaixo do ponto de orvalho da água sulfurada, o que leva à formação de aerossóis enriquecidos com deutério.

Estas partículas sobem para altitudes mais elevadas, onde o aumento da temperatura provoca a sua evaporação, libertando uma fração mais significativa de HDO do que de H2O. De seguida, o vapor é transportado para baixo, reiniciando o ciclo.

O estudo destaca dois pontos-chave. Em primeiro lugar, as variações de altitude desempenham um papel crucial na localização dos reservatórios de D e H. Em segundo lugar, o aumento da relação HDO/H2O acaba por aumentar a libertação de débito, o que tem um impacto na evolução a longo prazo da relação D/H. Estes resultados encorajam a incorporação de processos dependentes da altitude nos modelos para fazer previsões precisas sobre a evolução de D/H.

Compreender a evolução da habitabilidade de Vénus e a história da água ajudar-nos-á a compreender os fatores que tornam um planeta habitável, para que saibamos como evitar que a Terra siga as pegadas do seu gémeo.

Referência da notícia:

Arnaud Mahieux et al, Unexpected increase of the deuterium to hydrogen ratio in the Venus mesosphere, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024).DOI: 10.1073/pnas.2401638121