GRAZIE A OSSERVAZIONI CONDOTTE A TERRA, CHE INTEGRANO QUELLE DALLO SPAZIO

I segreti di Venere nascosti nel cuore della notte

Uno studio pubblicato sulla rivista Atmosphere presenta la serie più dettagliata e completa di misurazioni mai effettuate da un osservatorio terrestre della velocità del vento su Venere a diverse quote, durante la notte. Il team portoghese coinvolto sembra essere molto vicino a spiegare il legame tra le due caratteristiche distintive di Venere: il tremendo effetto serra e la violenza dei suoi venti

     23/02/2022
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Impressione artistica della superficie di Venere. Crediti: J. Whatmore/IAstro

Nonostante sia vicino alla Terra e abbia quasi le stesse dimensioni, Venere è decisamente un altro mondo. Sotto il suo spesso mantello di nubi di acido solforico, la sua superficie ha una temperatura simile a quella di un forno a legna per la pizza, per via dell’effetto serra causato da un’atmosfera composta principalmente di anidride carbonica. Settanta chilometri al di sopra della superficie, soffia perennemente un vento tempestoso, per via della cosiddetta super-rotazione di Venere. Ora, un team di ricercatori guidato dall’Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IAstro) sembra essere molto vicino a spiegare il legame tra queste due caratteristiche infernali: il tremendo effetto serra e la violenza dei suoi venti.

Uno studio pubblicato sulla rivista Atmosphere, guidato da Pedro Machado, di IAstro e Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (Ciências ULisboa), presenta la serie più dettagliata e completa di misurazioni della velocità del vento parallelo all’equatore mai effettuate da un osservatorio terrestre, all’altezza della base del cumulo di nubi. In particolare, tra i risultati, la misurazione simultanea della velocità del vento a due diverse altezze, a 20 chilometri di distanza l’una dall’altra. Il team ha registrato una differenza di velocità del vento di circa 150 chilometri all’ora, più veloce nella parte superiore delle nubi piuttosto che in quella inferiore, il che fornisce indizi su come l’energia viene trasferita dal calore degli strati inferiori, alimentando la super-rotazione dell’atmosfera. «I venti accelerano mentre ci spostiamo verso l’alto, ad altitudini crescenti, ma non sappiamo ancora perché», afferma Machado. «Questo studio getta molta luce su questo aspetto, perché siamo riusciti a studiare la variazione verticale dei venti verso ovest, che ci aiuta a capire il ruolo delle maree solari e di altre onde nell’alimentare questa misteriosa super-rotazione».

Superficie di Venere, osservata dalla sonda Magellano della Nasa, che ha mappato l’intera superficie del pianeta utilizzando un radar all’inizio degli anni ’90. Si possono notare prove di attività vulcanica e crateri da impatto. Crediti: Nasa/Jpl

La temperatura a livello del suolo raggiunge i 460 gradi Celsius e produce radiazione infrarossa (emissione termica), che riscalda l’aria e la fa salire. Questa radiazione passa attraverso le regioni più trasparenti alla base delle nubi, a circa 48 chilometri sopra la superficie. Osservando Venere nell’infrarosso, vediamo questa luce irradiarsi dal calore della superficie e le sagome delle nubi, opache e scure, diventano visibili.

Osservando e seguendo le nubi a intervalli di un’ora, e utilizzando una tecnica di tracciamento migliorata da Javier Peralta dell’Università di Siviglia, coautore dello studio, i ricercatori hanno calcolato indirettamente la velocità del vento che spinge quelle nubi. Questa velocità è di circa 216 chilometri orari nella parte inferiore delle nubi e alle medie latitudini, diminuendo della metà più vicino ai poli.

Questo lavoro ha interessato quasi tutte le latitudini sul lato notturno, da un polo all’altro, recuperando le immagini catturate nell’infrarosso con il Telescopio nazionale Galileo (Tng), a La Palma, tra l’11 e il 13 luglio 2012. In quegli stessi giorni e con una strategia coordinata, la sonda Venus Express dell’Agenzia spaziale europea (Esa), allora in orbita attorno al pianeta, ha osservato in luce ultravioletta la sommità delle nubi, circa 20 chilometri sopra, a 70 chilometri di altitudine. Tracciando anche quelle nubi, i ricercatori hanno ottenuto velocità dell’ordine di 360 chilometri orari.

Venere vista nel vicino infrarosso con il Telescopio nazionale Galileo (Tng), alle Isole Canarie. Questa sequenza mostra il processo di sottrazione della luminosità del lato diurno di Venere, in modo da poter analizzare i dettagli del lato notturno. Le aree scure sul lato destro della prima e della terza immagine sono nubi, mentre le aree luminose sono regioni meno opache attraverso le quali fuoriesce la radiazione termica (infrarossa) dalla superficie del pianeta. Immagine ottenuta l’11 giugno 2012. Crediti: Pedro Machado, et al. 2022

Altri studi e simulazioni al computer indicano che la velocità del vento alla base delle nubi è pressoché costante, senza differenze significative tra il giorno e la notte. Il team è stato quindi in grado di presumere che la velocità del vento registrata di notte fosse la stessa negli strati più bassi dell’atmosfera sul lato diurno. I ricercatori hanno così raccolto, per la prima volta, misurazioni delle differenze di velocità del vento tra due quote, ottenute da osservazioni simultanee, e hanno concluso che, sul lato diurno e in soli 20 chilometri, il vento parallelo all’equatore subisce un aumento di velocità di circa 150 chilometri orari in più.

Sistema di riferimento geografico utilizzato nelle osservazioni di Venere da terra, lo stesso sistema utilizzato dalle sonde spaziali in orbita attorno a Venere. Sul lato destro, il sistema è applicato a un’osservazione del lato notturno di Venere (il lato diurno a sinistra è mascherato di nero). Questo sistema consente un’elevata precisione nell’attribuzione di una latitudine e longitudine a ciascun pixel dell’immagine. Crediti: Pedro Machado, et al. 2022

Per la prima volta, la precisione dei dati raccolti con i telescopi sulla Terra è paragonabile a quella delle telecamere a infrarossi sulle sonde spaziali, anche grazie al metodo portato in questo studio da Peralta. «Abbiamo utilizzato lo stesso metodo di riferimento geografico delle immagini ottenute con le sonde spaziali, che è stato sviluppato dalla Nasa e integrato dall’Agenzia spaziale europea», spiega Machado.

Forti del successo di questo approccio, il team amplierà ora le proprie ricerche sulla componente verticale dei venti con nuove osservazioni da terra coordinate con la sonda attualmente nell’orbita di Venere, la missione Akatsuki, dell’agenzia spaziale giapponese Jaxa.

Questo studio dimostra che le osservazioni condotte dalla Terra integrano i dati raccolti contemporaneamente dalle missioni spaziali. Nonostante la minore risoluzione spaziale, a causa della distanza del nostro pianeta da Venere, in generale è possibile avere una visione globale del nostro vicino, che le sonde spaziali, a causa delle loro orbite, non sempre sono in grado di ottenere.

In un prossimo futuro sarà la volta di EnVision, la missione dell’Esa dedicata a Venere, che studierà la superficie del pianeta e cercherà di conoscere il suo passato. Il Portogallo è coinvolto nella missione e Pedro Machado guida il consorzio portoghese, oltre a essere il co-investigator responsabile di uno degli strumenti, uno spettrografo a infrarossi. «Questo lavoro mostra il tipo di scienza che sarà possibile con gli strumenti a bordo di EnVision. Stiamo già dimostrando la grande rilevanza della scienza che sarà possibile con questa futura missione».

Particolare del lato notturno di Venere, osservato alla luce infrarossa, dove si possono vedere i marcatori posizionali di specifiche caratteristiche delle nubi. Il tracciamento di queste caratteristiche, nel tempo e in connessione con la loro georeferenziazione, consente ai ricercatori di dedurre la velocità del vento che spinge le nubi. Crediti: Pedro Machado, et al. 2022

L’esperienza di IAstro e dei ricercatori portoghesi nella comprensione della dinamica dell’atmosfera di Venere aiuterà a selezionare le lunghezze d’onda della luce in cui la missione EnVision osserverà, nonché gli strati atmosferici più rilevanti dal punto di vista scientifico, contribuendo così alla progettazione e pianificazione della missione e dei suoi strumenti.

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