El filósofo Nicholas Rescher escribió una vez:"Los descubrimientos científicos a menudo no se realizan sobre la base de un plan de investigación bien elaborado, pero por un golpe de pura suerte ".

Para un equipo de investigadores del Laboratorio de Física Aplicada (APL) de Johns Hopkins en Laurel, Maryland, esa afirmación no podría ser más cierta.

Lo que comenzó como un ensayo para asegurar instrumentos en la superficie de mercurio de la NASA, Ambiente espacial, La nave espacial Geochemistry and Ranging (MESSENGER) funcionó correctamente y luego se convirtió en una saga de 10 años que resultó en un descubrimiento casual no relacionado con el planeta objetivo de la misión. Mercurio. Se trata de Venus y su atmósfera.

El equipo informa el 20 de abril en Astronomía de la naturaleza que los datos recopilados fortuitamente por MESSENGER revelan un aumento repentino en las concentraciones de nitrógeno a unas 30 millas sobre la superficie de Venus, demostrando que la atmósfera del planeta no está uniformemente mezclada, como se esperaba. Ese hallazgo cambia la comprensión sobre la atmósfera de Venus que ha prevalecido durante décadas.

La historia comenzó en junio de 2007 cuando MESSENGER navegó sobre Venus para su segundo sobrevuelo antes de virar hacia Mercurio. Los equipos de instrumentos de la misión aprovecharon la oportunidad para probar sus dispositivos y recopilar datos antes de que el espectáculo real comenzara unos seis meses después.

Entre los miembros del equipo estaba David Lawrence, físico nuclear en APL. Él era el científico de instrumentos para el espectrómetro de neutrones de MESSENGER, que detecta neutrones sueltos en el espacio por los rayos cósmicos que chocan con moléculas en la atmósfera o la superficie de un planeta. Su objetivo era encontrar los signos reveladores de neutrones provenientes de átomos de hidrógeno en moléculas de agua que se sospechaba (y luego se confirmó) que estaban congeladas en las sombras de los cráteres en los polos de Mercurio.

Sobre Venus, sin embargo, Lawrence solo quería recopilar algunos datos para verificar que el instrumento funcionaba correctamente. Una comprobación inicial demostró que funcionaba y los datos fueron presentados.

Pero en 2010, Lawrence revisó esas medidas, esta vez con Patrick Peplowski, otro físico nuclear en APL. A pesar de 50 años de enviar misiones robóticas a Venus, incluyendo 13 sondas atmosféricas o módulos de aterrizaje, mucha incertidumbre sobre la concentración de nitrógeno en la atmósfera de Venus, especialmente entre 30 y 60 millas sobre la superficie, se mantuvo.

Eso desconcertó a Peplowski y Lawrence porque el nitrógeno es la segunda molécula más abundante que flota en la atmósfera de Venus, después del dióxido de carbono.

"La incertidumbre no era necesariamente solo en el instrumento MESSENGER, podría estar en todo el planeta, "Dijo Lawrence.

Lawrence sabía de un artículo de 1962, sin embargo, que sugirió que la espectroscopia de neutrones podría ayudar a determinar la concentración de nitrógeno atmosférico de Venus. El nitrógeno es bastante bueno para eliminar neutrones sueltos, a diferencia del carbono y el oxígeno, que son algunos de los peores. Entonces en Venus, el número de neutrones que detecta un instrumento debe depender de la cantidad de nitrógeno atmosférico.

MESSENGER acaba de recopilar esa información.

La pareja ejecutó una simulación por computadora que dividió la atmósfera de 60 millas de espesor del planeta en bandas en las que podrían manipular la concentración de nitrógeno y modelar de manera realista cuántos neutrones llegarían a la nave espacial de arriba.

Cuando compararon sus modelos con los datos de MESSENGER, encontraron que la mejor combinación era cuando el nitrógeno atmosférico constituía el 5% del volumen, aproximadamente 1,5 veces la medida más baja en la atmósfera. Y todos los neutrones provenían de una región entre aproximadamente 35 y 60 millas sobre la superficie, exactamente donde había habido la mayor incertidumbre.

"Fue un golpe de suerte, "Dijo Peplowski.

Se desconoce por qué aumenta el nitrógeno a mayor altitud. Su descubrimiento levantó más que algunas cejas, Peplowski dijo:pero no porque la gente estuviera impresionada.

"Muchos científicos parecían sorprendidos de que esto fuera algo que valiera la pena investigar, Peplowski dijo:"La idea de que hay una mayor concentración de nitrógeno en la atmósfera superior que en la inferior está fuera del alcance del pensamiento de la gente".

Se encontraron con ese callejón sin salida antes cuando intentaban obtener fondos para completar el estudio. Al proyecto se le negó el dinero tres veces porque se consideró un callejón sin salida. Los datos que necesitaban para sentirse seguros de sus resultados y llevar su estudio a la línea de meta llegaron por suerte a través de Jack Wilson, un científico de APL que estaba analizando los mismos datos de MESSENGER para un proyecto no relacionado.

Después de que el equipo presentara los resultados preliminares durante una conferencia en 2016, la Agencia Espacial Federal Rusa citó su trabajo en su misión Venera-D para estudiar la atmósfera y la superficie de Venus. En la actualidad, dos propuestas de misión bajo consideración para el Programa de Descubrimiento de la NASA — DAVINCI + y VERITAS, ambos incluyen científicos de APL en sus equipos, y también tienen como objetivo estudiar la atmósfera de Venus con mayor detalle.

Peplowski y Lawrence dicen que este nuevo resultado subraya la precaución que los investigadores necesitan al sacar conclusiones sobre los datos atmosféricos. especialmente con el creciente interés en las atmósferas planetarias en otros sistemas solares.

"Todavía estamos aprendiendo cosas fundamentales sobre Venus y su atmósfera, y es nuestro vecino de al lado, ", Dijo Peplowski." Vale la pena cuestionar que los científicos pueden hablar con confianza sobre las atmósferas de exoplanetas que están a cientos o miles de años luz de distancia ".

Sacar conclusiones rigurosas y convincentes requiere una amplia gama de datos.

Pero obtener esos datos a veces puede requerir un poco de buena suerte.