La presión atmosférica en Venus

¿Resulta paradójico que la presión atmosférica de Venus sea 90 veces la terrestre?

La presión en la superficie de un planeta es función tanto de la densidad media y el espesor de su atmósfera, como de la aceleración de la gravedad.

De los planetas Venus y la Tierra se tienen muchos datos. Por ejemplo, se sabe que la masa molecular media de la “molécula atmosférica venusiana” es de 44 uma (que, por definición, coincide con la masa molar expresada en gramos) y la de la “molécula atmosférica terrestre” es de 29 uma. También se conocen las temperaturas atmosféricas medias de ambos planetas (730ºK para Venus y 290ºK para la Tierra) y que la aceleración de la gravedad venusiana es aproximadamente un 10% menor que la terrestre.
Con estos datos, ¿puede determinarse cuanto ocupan las atmósferas de Venus y la Tierra? Hecha la salvedad de que en los sistemas gaseosos no existen bordes definidos, sí es posible responder aproximadamente a esta pregunta. Basta aplicar el sencillo modelo de los gases ideales (y suponer que la atmósfera es totalmente homogénea) para deducir que el espesor de la atmósfera de Venus es casi doble que el de la Tierra . Esto permite explicar el dato que nos proporcionan las sondas de que la presión en la superficie de Venus supera en un factor de 90 a la de la Tierra.
Por otro lado, hay quien encuentra paradójico que un planeta como Venus, algo menos masivo y bastante más caliente que la Tierra sea capaz de retener más atmósfera. Para sostener tal afirmación argumentan que la velocidad cuadrática media de la “molécula atmosférica” de Venus es un 65% mayor que la de la Tierra mientras que la velocidad de escape venusiana sólo es un 7% menor que la terrestre.
Realmente no existe semejante paradoja.
Obviamente Venus retendrá cualquier molécula en su atmósfera cuya velocidad media sea inferior a su velocidad de escape (que es 10,4 km/s). Con ayuda de la distribución de Maxwell-Boltzmann podemos calcular la velocidad media de la “molécula atmosférica venusiana”, que resulta ser de 0,6 km/s, mucho menor que la de escape.

A diferencia de los sólidos y los líquidos, cuyas fronteras (interfases) son bastante nítidas, en los gases esto no es así. Se conoce el borde inferior de la atmósfera, pero el superior no. La atmósfera paulatinamente va enrareciéndose conforme ascendemos hasta “perderse” en el espacio interplanetario. Este enrarecimiento puede calcularse con la ecuación barométrica siguiente:
Donde P es la presión, m es la masa molar media, g es la aceleración de la gravedad, h es la altura, R es la constante de los gases ideales y T es la temperatura absoluta (para deducir esta ecuación se admitieron varias hipótesis: los gases son ideales, y g y T no varían con la altura).
Por tanto, cuando se habla de “espesor” de la atmósfera se debe entender de un modo aproximada.