A superfície de Vénus, envolta em nuvens espessas, tem sido há muito tempo um dos ambientes mais misteriosos e difíceis de observar diretamente no sistema solar. Apenas algumas missões de pouso retornaram brevemente dados limitados sob temperaturas e pressões extremas. Agora, um novo estudo liderado por uma equipa de investigação científica da Universidade de Sorbonne mostra que mesmo sob condições de dados tão escassos, os cientistas ainda podem extrair leis importantes sobre campos de vento próximos da superfície, mudanças de temperatura e transporte de poeira a partir de observações dispersas através de modelação precisa.
O primeiro autor do artigo, Maxence Lefèvre da Universidade de Sorbonne, liderou uma equipe para construir um modelo numérico regional focado no vento próximo à superfície e no movimento de poeira com base nos resultados de medições de missões anteriores a Vênus. O objetivo é fornecer uma “previsão do tempo” mais próxima do ambiente real para a próxima nova geração de missões de exploração de Vénus. O estudo dividiu a superfície de Vénus em diferentes regiões, distinguindo entre terras altas (montanhas) e terras baixas (planícies), regiões tropicais e polares, e analisou as respetivas amplitudes de mudança de temperatura, direção e padrões de velocidade do vento, e as capacidades de formação de poeira resultantes, em vez de tratar todo o planeta como um ambiente uniforme.
Os dados históricos vêm da série de sondas “Venera” que pousaram com sucesso em Vênus. As suas observações mostram que a velocidade do vento perto da superfície de Vénus é de apenas cerca de 1 metro por segundo, o que é muito inferior à velocidade típica do vento de cerca de 20 metros por segundo na Terra e até 40 metros por segundo em partes de Marte. No entanto, como a atmosfera de Vênus é extremamente densa, acelerar uma atmosfera tão espessa a essas velocidades de vento requer uma enorme quantidade de energia. Portanto, mesmo que a velocidade do vento não seja alta, o impacto na distribuição da temperatura da superfície e na suspensão de poeira ainda é significativo.
Pesquisas apontam que um dia e uma noite em Vênus equivale aproximadamente a 117 dias na Terra. Este ciclo diurno e noturno ultralongo irá desencadear diferenças dramáticas, mas regionais, na atmosfera. Nos trópicos de baixa latitude, as áreas montanhosas são aquecidas pelo sol durante o dia, e os ventos próximos à superfície sopram para cima ao longo das encostas, chamados de "ventos de subida" (o termo técnico é "ventos de descida" ou "ventos anabáticos"); à noite, depois que a superfície é resfriada pela radiação infravermelha, o ar frio flui para baixo ao longo das encostas, formando "ventos descendentes" ("ventos catabáticos").
Este tipo de inversão diurna da direção do vento não apenas remodela o campo de vento local, mas também afeta diretamente as flutuações da temperatura da superfície. Os cálculos no artigo mostram que nas terras altas, afetadas pelo aquecimento compressivo adiabático causado pelos ventos descendentes, a diferença de temperatura entre o dia e a noite é "bloqueada" em menos de 1 Kelvin, o que compensa bastante o efeito de resfriamento da superfície à noite; em contraste, nas zonas baixas que não possuem um mecanismo de ajuste semelhante, a diferença de temperatura entre o dia e a noite pode atingir cerca de 4 Kelvin. Isso significa que nas montanhas de Vênus, os campos eólicos atuam até certo ponto como um “regulador de temperatura”.
Em áreas próximas aos pólos, o padrão é diferente: ali, o campo de vento próximo à Terra flui quase continuamente em declive ao longo do ano, e o "compensamento" de longo prazo com a contínua dissipação de calor infravermelho nas regiões polares forma outra forma de mecanismo de estabilização de temperatura. A equipa de investigação destacou que, uma vez que uma série de futuras missões em órbita de Vénus, incluindo a europeia "EnVision" e a americana "VERITAS", se concentrarão na observação das regiões polares, este novo modelo fornece uma base fundamental para a compreensão do clima e das características da superfície das regiões polares.
Mais diretamente relacionada à missão de pouso está a missão de exploração da atmosfera e superfície de Vênus da NASA, chamada "DaVINCI". De acordo com o plano atual, seu módulo de pouso descerá próximo a um planalto denominado "Alpha Regio" (Alpha Regio), área localizada próxima ao equador com terreno significativamente ondulado. Novos resultados de pesquisa mostram que cerca de 45% da área de superfície de Alpha Highlands tem velocidades de vento suficientes para levantar "areia fina" com um tamanho de partícula de cerca de 75 mícrons, o que significa que a sonda DaVINCI provavelmente encontrará um ambiente contínuo de poeira de partículas finas durante os estágios de aproximação e pouso, e sua intensidade também mudará com o ciclo local diurno e noturno. Esta descoberta é considerada um importante alerta precoce para o projeto estrutural do detector, proteção do sensor e esquema de tempo de descida.
Para realizar estas análises, a equipa de investigação científica adotou um novo método de simulação regional. Eles não tentaram mais modelar a superfície de Vênus como um todo, mas dividiram diferentes terrenos e diferentes latitudes em múltiplas “unidades meteorológicas” que podem ser resolvidas independentemente para calcular seu campo de vento, temperatura e características de poeira, respectivamente. O artigo também admite que ainda há espaço para melhorias no modelo atual. Por exemplo, parâmetros termofísicos mais detalhados podem ser introduzidos com base no albedo e na inércia térmica de diferentes materiais de superfície, ou as características de absorção infravermelha de gases dominados por dióxido de carbono na atmosfera de Vênus em diferentes temperaturas podem ser caracterizadas com mais precisão.
No entanto, os investigadores enfatizaram que a comunidade científica ainda tem tempo para iterar e corrigir o modelo antes que futuros lotes de missões de aterragem e órbita cheguem realmente a Vénus. À medida que missões como a DaVINCI realizam medições de campo, estas simulações de campos eólicos regionais tornar-se-ão uma referência importante para a interpretação de novos dados e ajudarão a explicar possíveis leituras anormais de temperatura e características de poeira perto do local de aterragem da sonda. Os resultados relevantes são intitulados "O efeito dos ventos próximos à superfície na temperatura da superfície e no transporte de poeira em Vênus" e foram publicados na subedição "Journal of Geophysical Research: Planets".