Come la stella del mattino, la stella della sera e l'oggetto naturale più luminoso nel cielo (dopo la Luna), gli esseri umani sono stati consapevoli di Venere da tempo immemorabile. Anche se sarebbero passate molte migliaia di anni prima che venisse riconosciuto come un pianeta, ha fatto parte della cultura umana sin dall'inizio della storia registrata.
Per questo motivo, il pianeta ha svolto un ruolo vitale nella mitologia e nei sistemi astrologici di innumerevoli popoli. Con l'alba dell'età moderna, l'interesse per Venere è cresciuto e le osservazioni fatte sulla sua posizione nel cielo, i cambiamenti nell'aspetto e caratteristiche simili alla Terra ci hanno insegnato molto sul nostro Sistema Solare.
Dimensioni, massa e orbita:
A causa delle sue dimensioni, massa, vicinanza al Sole e composizione simili, Venere viene spesso definita il "pianeta gemello" della Terra. Con una massa di 4.8676 × 1024 kg, una superficie di 4,60 x 108 km² e un volume di 9.28 × 1011 km3Venere è massiccia dell'81,5% della Terra e ha il 90% della sua superficie e l'86,6% del suo volume.
Venere orbita attorno al Sole a una distanza media di circa 0,72 UA (108.000.000 km / 67.000.000 mi) quasi senza eccentricità. Infatti, con la sua orbita più lontana (afelio) di 0,728 UA (108.939.000 km) e l'orbita più vicina (perielio) di 0,718 UA (107.477.000 km), ha l'orbita più circolare di qualsiasi pianeta del Sistema Solare.
Quando Venere si trova tra la Terra e il Sole, una posizione nota come congiunzione inferiore, rende l'approccio più vicino alla Terra di qualsiasi pianeta, ad una distanza media di 41 milioni di km (rendendolo il pianeta più vicino alla Terra). Ciò avviene, in media, una volta ogni 584 giorni. Il pianeta completa un'orbita attorno al Sole ogni 224,65 giorni, il che significa che un anno su Venere è del 61,5% lungo quanto un anno sulla Terra.
A differenza della maggior parte degli altri pianeti del Sistema Solare, che ruotano sui loro assi in senso antiorario, Venere ruota in senso orario (chiamato rotazione "retrograda"). Inoltre ruota molto lentamente, impiegando 243 giorni terrestri per completare una singola rotazione. Questo non è solo il periodo di rotazione più lento di qualsiasi pianeta, ma significa anche che un giorno siderale su Venere dura più a lungo di un anno venusiano.
Caratteristiche di composizione e superficie:
Poche informazioni dirette sono disponibili sulla struttura interna di Venere. Tuttavia, in base alle sue somiglianze in massa e densità con la Terra, gli scienziati ritengono di condividere una struttura interna simile: un nucleo, un mantello e una crosta. Come quello della Terra, si ritiene che il nucleo venusiano sia almeno parzialmente liquido perché i due pianeti si sono raffreddati all'incirca alla stessa velocità.
Una differenza tra i due pianeti è la mancanza di prove per la tettonica a zolle, che potrebbe essere dovuta al fatto che la sua crosta è troppo forte per sottotutare senza acqua per renderla meno viscosa. Ciò si traduce in una riduzione della perdita di calore dal pianeta, impedendogli di raffreddarsi e la possibilità che il calore interno venga perso in importanti eventi periodici di riemersione. Questo è anche suggerito come una possibile ragione per cui Venere non ha un campo magnetico generato internamente.
La superficie di Venere sembra essere stata modellata da una vasta attività vulcanica. Venere ha anche molte volte più vulcani della Terra e 167 grandi vulcani che si estendono per oltre 100 km. La presenza di questi vulcani è dovuta alla mancanza di tettonica a zolle, che si traduce in una crosta più vecchia e più conservata. Mentre la crosta oceanica della Terra è soggetta a subduzione ai suoi confini della placca e ha in media ~ 100 milioni di anni, la superficie venusiana è stimata in 300-600 milioni di anni.
Ci sono indicazioni che l'attività vulcanica potrebbe essere in corso su Venere. Le missioni svolte dal programma spaziale sovietico negli anni '70 e più recentemente dall'Agenzia spaziale europea hanno rilevato temporali nell'atmosfera di Venere. Poiché Venere non subisce precipitazioni (tranne che sotto forma di acido solforico), è stato teorizzato che il fulmine sia causato da un'eruzione vulcanica.
Altre prove sono l'aumento e la caduta periodici delle concentrazioni di anidride solforosa nell'atmosfera, che potrebbero essere il risultato di periodiche, grandi eruzioni vulcaniche. E infine, sulla superficie sono comparsi punti caldi a infrarossi localizzati (probabilmente compresi tra 800 e 1100 K), che potrebbero rappresentare lava rilasciata di recente dalle eruzioni vulcaniche.
La conservazione della superficie di Venere è anche responsabile dei suoi crateri da impatto, che sono impeccabilmente preservati. Esistono quasi un migliaio di crateri, che sono distribuiti uniformemente su tutta la superficie e vanno da 3 km a 280 km di diametro. Non esistono crateri più piccoli di 3 km a causa dell'effetto che la densa atmosfera ha sugli oggetti in arrivo.
In sostanza, gli oggetti con meno di una certa quantità di energia cinetica sono rallentati così tanto dall'atmosfera che non creano un cratere da impatto. E i proiettili in arrivo di diametro inferiore a 50 metri si frammenteranno e bruceranno nell'atmosfera prima di raggiungere il suolo.
Atmosfera e clima:
Le osservazioni superficiali di Venere sono state difficili in passato, a causa della sua atmosfera estremamente densa, che è composta principalmente da anidride carbonica con una piccola quantità di azoto. A 92 bar (9,2 MPa), la massa atmosferica è 93 volte quella dell'atmosfera terrestre e la pressione sulla superficie del pianeta è circa 92 volte quella sulla superficie terrestre.
Venere è anche il pianeta più caldo del nostro Sistema Solare, con una temperatura superficiale media di 735 K (462 ° C / 863.6 ° F). Ciò è dovuto all'atmosfera ricca di CO² che, insieme a spesse nuvole di anidride solforosa, genera il più forte effetto serra nel Sistema Solare. Sopra il denso strato di CO², nuvole spesse costituite principalmente da biossido di zolfo e goccioline di acido solforico diffondono nello spazio circa il 90% della luce solare.
La superficie di Venere è effettivamente isotermica, il che significa che praticamente non c'è alcuna variazione della temperatura superficiale di Venere tra il giorno e la notte, o l'equatore e i poli. La minuscola inclinazione assiale del pianeta - meno di 3 ° rispetto ai 23 ° della Terra - minimizza anche le variazioni stagionali di temperatura. L'unica variazione apprezzabile della temperatura si verifica con l'altitudine.
Il punto più alto di Venere, Maxwell Montes, è quindi il punto più freddo del pianeta, con una temperatura di circa 655 K (380 ° C) e una pressione atmosferica di circa 4,5 MPa (45 bar).
Un altro fenomeno comune sono i forti venti di Venere, che raggiungono velocità fino a 85 m / s (300 km / h; 186,4 mph) sulle cime delle nuvole e fanno il giro del pianeta ogni 4-5 giorni terrestri. A questa velocità, questi venti si muovono fino a 60 volte la velocità di rotazione del pianeta, mentre i venti più veloci della Terra sono solo il 10-20% della velocità di rotazione del pianeta.
I flybys di Venere hanno anche indicato che le sue nuvole dense sono in grado di produrre fulmini, proprio come le nuvole sulla Terra. Il loro aspetto intermittente indica uno schema associato all'attività meteorologica e il tasso di fulmini è almeno la metà di quello sulla Terra.
Osservazioni storiche:
Sebbene le persone antiche conoscessero Venere, alcune culture pensavano che fossero due oggetti celesti separati: la stella della sera e la stella del mattino. Sebbene i babilonesi si rendessero conto che queste due "stelle" erano in realtà lo stesso oggetto - come indicato nella tavoletta di Venere di Ammisaduqa, datata 1581 a.C. - non fu fino al VI secolo a.C. che questa divenne una comprensione scientifica comune.
Molte culture hanno identificato il pianeta con la rispettiva dea dell'amore e della bellezza. Venere è il nome romano per la dea dell'amore, mentre i babilonesi lo chiamavano Ishtar e i Greci lo chiamavano Afrodite. I romani hanno anche designato l'aspetto mattutino di Venere Lucifero (letteralmente "Portatore di luce") e l'aspetto serale come Vesper ("sera", "cena", "ovest"), entrambi i quali erano traduzioni letterali dei rispettivi nomi greci ( Fosforo ed Espero).
Il transito di Venere di fronte al Sole fu osservato per la prima volta nel 1032 dall'astronomo persiano Avicenna, il quale concluse che Venere è più vicina alla Terra del Sole. Nel XII secolo, l'astronomo andaluso Ibn Bajjah osservò due punti neri di fronte al sole, che furono successivamente identificati come transiti di Venere e Mercurio dall'astronomo iraniano Qotb al-Din Shirazi nel 13 ° secolo.
Osservazioni moderne:
All'inizio del 17 ° secolo, il 4 dicembre 1639, l'astronomo inglese Jeremiah Horrocks osservò il transito di Venere da casa sua. William Crabtree, un compagno astronomo inglese e amico di Horrocks ", osservò il transito allo stesso tempo, anche da casa sua.
Quando Galileo Galilei osservò per la prima volta il pianeta all'inizio del XVII secolo, scoprì che mostrava fasi come la Luna, che variava da mezzaluna a gibbosa a pieno e viceversa. Questo comportamento, che potrebbe essere possibile solo se Venere orbitasse attorno al Sole, divenne parte della sfida di Galileo al modello geocentrico tolemaico e della sua difesa del modello eliocentrico copernicano.
L'atmosfera di Venere fu scoperta nel 1761 dal polimero russo Mikhail Lomonosov, e poi osservata nel 1790 dall'astronomo tedesco Johann Schröter. Schröter ha scoperto che quando il pianeta era una sottile mezzaluna, le cuspidi si estendevano per oltre 180 °. Ha correttamente supposto che ciò fosse dovuto alla dispersione della luce solare in un'atmosfera densa.
Nel dicembre 1866, l'astronomo americano Chester Smith Lyman fece osservazioni di Venere dall'Osservatorio di Yale, dove era nel consiglio di amministrazione. Mentre osservava il pianeta, notò un anello di luce completo attorno al lato oscuro del pianeta quando era in congiunzione inferiore, fornendo ulteriori prove di un'atmosfera.
Poco altro fu scoperto su Venere fino al 20 ° secolo, quando lo sviluppo di osservazioni spettroscopiche, radar e ultraviolette rese possibile la scansione della superficie. Le prime osservazioni UV furono eseguite negli anni '20, quando Frank E. Ross scoprì che le fotografie UV rivelavano notevoli dettagli, che sembravano essere il risultato di una densa atmosfera gialla e bassa con alti cirri.
Le osservazioni spettroscopiche all'inizio del XX secolo hanno anche fornito i primi indizi sulla rotazione venusiana. Vesto Slipher cercò di misurare lo spostamento della luce Doppler da Venere. Dopo aver scoperto che non era in grado di rilevare alcuna rotazione, suppose che il pianeta dovesse avere un periodo di rotazione molto lungo. I lavori successivi degli anni '50 dimostrarono che la rotazione era retrograda.
Le osservazioni radar di Venere furono eseguite per la prima volta negli anni '60 e fornirono le prime misurazioni del periodo di rotazione, che erano vicine al valore moderno. Le osservazioni radar negli anni '70, usando il radiotelescopio all'Osservatorio di Arecibo a Puerto Rico, hanno rivelato per la prima volta i dettagli della superficie venusiana, come la presenza delle montagne Maxwell Montes.
Esplorazione di Venere:
I primi tentativi di esplorare Venere furono montati dai sovietici negli anni '60 attraverso il Programma Venera. Il primo veicolo spaziale, Venera-1 (noto anche in Occidente come Sputnik-8) fu lanciato il 12 febbraio 1961. Tuttavia, il contatto fu perso sette giorni dopo la missione quando la sonda si trovava a circa 2 milioni di km dalla Terra. A metà maggio, è stato stimato che la sonda fosse passata entro 100.000 km (62.000 miglia) da Venere.
Gli Stati Uniti hanno lanciato il Mariner 1 sondare il 22 luglio 1962, con l'intento di condurre un sorvolo di Venere; ma anche qui, il contatto è stato perso durante il lancio. Il Mariner 2 La missione, che fu lanciata il 14 dicembre 1962, divenne la prima missione interplanetaria di successo e passò entro 34.833 km (21.644 miglia) dalla superficie di Venere.
Le sue osservazioni hanno confermato precedenti osservazioni a terra che indicavano che sebbene le cime delle nuvole fossero fredde, la superficie era estremamente calda - almeno 425 ° C (797 ° F). Questo pose fine a tutte le speculazioni sul fatto che il pianeta potesse ospitare la vita. Mariner 2 ottenne anche stime migliorate della massa di Venere, ma non fu in grado di rilevare né un campo magnetico né le cinture di radiazione.
Il Venera-3 la navicella spaziale fu il secondo tentativo sovietico di raggiungere Venere, e il loro primo tentativo di posizionare un lander sulla superficie del pianeta. L'astronave atterrò in contanti su Venere il 1 ° marzo 1966, ed è stato il primo oggetto creato dall'uomo ad entrare nell'atmosfera e colpire la superficie di un altro pianeta. Sfortunatamente, il suo sistema di comunicazione fallì prima che fosse in grado di restituire qualsiasi dato planetario.
Il 18 ottobre 1967, i sovietici riprovarono con il Venera-4 navicella spaziale. Dopo aver raggiunto il pianeta, la sonda è entrata con successo nell'atmosfera e ha iniziato a studiare l'atmosfera. Oltre a notare la prevalenza di anidride carbonica (90-95%), ha misurato temperature in eccesso rispetto a cosa Mariner 2 osservato, raggiungendo quasi i 500 ° C. A causa dello spessore dell'atmosfera di Venere, la sonda scese più lentamente del previsto e le batterie si esaurirono dopo 93 minuti quando la sonda era ancora a 24,96 km dalla superficie.
Il giorno dopo, il 19 ottobre 1967, Mariner 5 condotto un sorvolo a una distanza di meno di 4000 km sopra le nuvole. Originariamente costruito come backup per Marte Mariner 4, la sonda è stata ripristinata per una missione di Venere dopo Venera-4Il successo. La sonda è riuscita a raccogliere informazioni sulla composizione, la pressione e la densità dell'atmosfera venusiana, che sono state poi analizzate a fianco del Venera-4 dati di un gruppo scientifico sovietico-americano durante una serie di simposi.
Venera-5 e Venera-6 furono lanciati nel gennaio del 1969 e raggiunsero Venere il 16 e 17 maggio. Tenendo conto dell'estrema densità e pressione dell'atmosfera di Venere, queste sonde sono state in grado di raggiungere una discesa più rapida e hanno raggiunto un'altitudine di 20 km prima di essere schiacciate, ma non prima di restituire oltre 50 minuti di dati atmosferici.
Il Venera-7 fu costruito con l'intento di restituire dati dalla superficie del pianeta e fu costruito con un modulo di discesa rinforzato in grado di resistere a forti pressioni. Mentre entrava nell'atmosfera il 15 dicembre 1970, la sonda si schiantò in superficie, apparentemente a causa di un paracadute strappato. Fortunatamente, è riuscito a restituire 23 minuti di dati di temperatura e i primi dati di telemetria dalla superficie di un altro pianeta prima di andare offline.
I sovietici lanciarono altre tre sonde Venera tra il 1972 e il 1975. Il primo sbarcò su Venere il 22 luglio 1972 e riuscì a trasmettere dati per 50 minuti. Venera-9 e 10 - che sono entrati nell'atmosfera di Venere rispettivamente il 22 e il 25 ottobre 1975 - entrambi sono riusciti a rispedire le immagini della superficie di Venere, le prime immagini mai prese del paesaggio di un altro pianeta.
Il 3 novembre 1973, gli Stati Uniti avevano inviato il Mariner 10 sondare una traiettoria di fionda gravitazionale oltre Venere in cammino verso Mercurio. Entro il 5 febbraio 1974, la sonda passò entro 5790 km da Venere, restituendo oltre 4000 fotografie. Le immagini, che erano le migliori fino ad oggi, hanno mostrato che il pianeta è quasi privo di caratteristiche alla luce visibile; ma ha rivelato dettagli mai visti prima sulle nuvole alla luce ultravioletta.
Alla fine degli anni settanta, la NASA iniziò il Pioneer Venus Project, che consisteva in due missioni separate. Il primo è stato il Pioneer Venus Orbiter, che si inserì in un'orbita ellittica attorno a Venere il 4 dicembre 1978, dove studiò la sua atmosfera e mappò la superficie per un periodo di 13 giorni. Il secondo, il Pioneer Venus Multiprobe, ha rilasciato un totale di quattro sonde che sono entrate nell'atmosfera il 9 dicembre 1978, restituendo dati sulla sua composizione, sui venti e sui flussi di calore.
Altre quattro missioni lander Venera si sono svolte tra la fine degli anni '70 e l'inizio degli anni '80.Venera 11 e Venera 12 ha rilevato tempeste elettriche venusiane; e Venera 13 e Venera 14 sbarcò sul pianeta il 1 ° e 5 marzo 1982, restituendo le prime fotografie a colori della superficie. Il programma Venera terminò nell'ottobre 1983, quando Venera 15 e Venera 16 furono messi in orbita per condurre la mappatura del terreno venusiano con radar ad apertura sintetica.
Nel 1985 i sovietici parteciparono a una collaborazione con diversi stati europei per lanciare il programma Vega. Questa iniziativa di due veicoli spaziali aveva lo scopo di trarre vantaggio dall'apparizione della cometa di Halley nel sistema solare interno e combinare una missione con un sorvolo di Venere. Durante il viaggio verso Halley l'11 e il 15 giugno, le due navicelle spaziali Vega hanno lanciato sonde in stile Venera supportate da palloncini nell'atmosfera superiore, scoprendo che era più turbolenta di quanto precedentemente stimato e soggetta a forti venti e potenti celle di convezione.
NASA Magellan l'astronave fu lanciata il 4 maggio 1989, con una missione di mappare la superficie di Venere con radar. Nel corso della sua missione di quattro anni e mezzo, Magellan ha fornito le immagini ad alta risoluzione fino ad oggi del pianeta ed è stato in grado di mappare il 98% della superficie e il 95% del suo campo di gravità. Nel 1994, al termine della sua missione, Magellan fu inviato alla sua distruzione nell'atmosfera di Venere per quantificare la sua densità.
Venere fu osservata dal Galileo e Cassini veicoli spaziali durante i flybys nelle loro rispettive missioni sui pianeti esterni, ma Magellan è stata l'ultima missione dedicata a Venere per oltre un decennio. Solo nell'ottobre 2006 e giugno 2007 la sonda MESSENGER avrebbe condotto un sorvolo di Venere (e avrebbe raccolto dati) al fine di rallentare la sua traiettoria per un eventuale inserimento orbitale di mercurio.
Venus Express, una sonda progettata e costruita dall'Agenzia spaziale europea, ha assunto con successo l'orbita polare intorno a Venere l'11 aprile 2006. Questa sonda ha condotto uno studio dettagliato dell'atmosfera e delle nuvole venusiane e ha scoperto uno strato di ozono e un doppio vortice vorticoso sul polo sud prima di concludere la sua missione nel dicembre 2014.
Missioni future:
La Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) ha ideato un orbiter Venus - Akatsuki (precedentemente "Planet-C") - per condurre l'imaging superficiale con una telecamera a infrarossi, studi sul fulmine di Venere e per determinare l'esistenza dell'attuale vulcanismo. L'imbarcazione è stata lanciata il 20 maggio 2010, ma l'imbarcazione non è riuscita a entrare in orbita nel dicembre 2010. Il suo motore principale è ancora offline, ma i suoi controller cercheranno di utilizzare i propulsori di controllo dell'atteggiamento piccolo per effettuare un altro tentativo di inserimento orbitale il 7 dicembre, 2015.
Alla fine del 2013, la NASA ha lanciato il Venus Spectral Rocket Experiment, un telescopio spaziale suborbitale. Questo esperimento ha lo scopo di condurre studi sulla luce ultravioletta dell'atmosfera di Venere, allo scopo di imparare di più sulla storia dell'acqua su Venere.
L'Agenzia spaziale europea (ESA) BepiColombo La missione, che verrà lanciata a gennaio 2017, eseguirà due flybys di Venere prima che raggiunga l'orbita di Mercurio nel 2020. La NASA lancerà il Sonda solare Plus nel 2018, che eseguirà sette flybys Venus durante la sua missione di sei anni per studiare il Sole.
Nell'ambito del suo programma New Frontiers, la NASA ha proposto di organizzare una missione lander su Venus chiamata il Venus In-Situ Explorer entro il 2022. Lo scopo sarà studiare le condizioni superficiali di Venere e studiare le caratteristiche elementali e mineralogiche della regolite. La sonda sarebbe dotata di un campionatore centrale per perforare la superficie e studiare campioni di roccia incontaminata non esposti alle intemperie.
Il veicolo spaziale Venera-D è una sonda spaziale russa proposta a Venere, che dovrebbe essere lanciata intorno al 2024. Questa missione condurrà osservazioni di telerilevamento in tutto il pianeta e dispiegherà un lander, basato sul progetto Venera, in grado di sopravvivere per un lunga durata in superficie.
A causa della sua vicinanza alla Terra e della sua somiglianza in termini di dimensioni, massa e composizione, una volta si credeva che Venere avesse la vita. In effetti, l'idea di Venere come un mondo tropicale è persistita fino al 20 ° secolo, fino a quando i programmi Venera e Mariner hanno dimostrato le condizioni infernali assolute che esistono realmente sul pianeta.
Tuttavia, si ritiene che Venere possa essere stata molto simile alla Terra, con un'atmosfera simile e acqua calda e fluente sulla sua superficie. Questa nozione è supportata dal fatto che Venere si trova all'interno del bordo interno della zona abitabile del Sole e ha uno strato di ozono. Tuttavia, a causa dell'effetto serra in fuga e della mancanza di un campo magnetico, quest'acqua è scomparsa molti miliardi di anni fa.
Tuttavia, ci sono quelli che credevano che Venere potesse un giorno sostenere le colonie umane. Attualmente, la pressione atmosferica vicino al suolo è troppo estrema per poter costruire insediamenti sulla superficie. Ma a 50 km sopra la superficie, sia la temperatura che la pressione dell'aria sono simili a quelle della Terra, e si ritiene che esistano sia azoto che ossigeno. Ciò ha portato alla costruzione di proposte di "città galleggianti" nell'atmosfera venusiana e all'esplorazione dell'atmosfera tramite dirigibili.
Inoltre, sono state avanzate proposte per suggerire che Venere dovrebbe essere terraformata. Questi hanno spaziato dall'installazione di un'enorme ombra spaziale per combattere l'effetto serra, alle comete che si schiantano sulla superficie per far esplodere l'atmosfera. Altre idee riguardano la conversione dell'atmosfera usando calcio e magnesio per sequestrare il carbonio.
Proprio come le proposte per terraformare Marte, queste idee sono tutte nella loro infanzia e sono difficili da affrontare per affrontare le sfide a lungo termine associate al cambiamento del clima del pianeta. Tuttavia, dimostrano che il fascino dell'umanità per Venere non è diminuito nel tempo. Dall'essere un elemento centrale nella nostra mitologia e la prima stella che abbiamo visto al mattino (e l'ultima che abbiamo visto di notte), da allora Venere è diventata un argomento di fascino per gli astronomi e una possibile prospettiva per immobili fuori dal mondo .
Ma fino a quando la tecnologia non migliorerà, Venere rimarrà il "pianeta gemello" ostile e inospitale della Terra, con un'intensa pressione, piogge di acido solforico e un'atmosfera tossica.
Abbiamo scritto molti articoli interessanti su Venere qui su Space Magazine. Ad esempio, ecco il pianeta Venere, fatti interessanti su Venere, qual è la temperatura media di Venere? Come facciamo a formare Venere? e colonizzare Venere con le città galleggianti.
Astronomia Cast ha anche un episodio sull'argomento - Episodio 50: Venus, Larry Esposito e Venus Express.
Per ulteriori informazioni, assicurati di controllare NASA Solar System Exploration: Venus and NASA Facts: Magellan Mission to Venus.
