L'atmosfera di Venere è tanto misteriosa quanto densa e bruciante. Per generazioni, gli scienziati hanno cercato di studiarlo utilizzando telescopi terrestri, missioni orbitali e la sonda atmosferica occasionale. E nel 2006, l'ESA Venus Express La missione è diventata la prima sonda per condurre osservazioni a lungo termine dell'atmosfera del pianeta, che ha rivelato molto sulla sua dinamica.
Usando questi dati, un team di scienziati internazionali - guidato da ricercatori della Japan Aerospace and Exploration Agency (JAXA) - ha recentemente condotto uno studio che ha caratterizzato i modelli di vento e nuvola superiore sul lato notturno di Venere. Oltre ad essere il primo del suo genere, questo studio ha anche rivelato che l'atmosfera si comporta diversamente dal lato della notte, il che era inaspettato.
Lo studio, intitolato "Onde stazionarie e movimenti lenti nelle nuvole superiori notturne di Venere", è recentemente apparso sulla rivista scientifica Astronomia della natura. Guidato da Javier Peralta, International Top Young Fellow di JAXA, il team ha consultato i dati ottenuti da Venus Express " suite di strumenti scientifici al fine di studiare i tipi di nuvola, le morfologie e le dinamiche precedentemente invisibili del pianeta.
Mentre sono stati condotti numerosi studi sull'atmosfera di Venere dalla soia, questa è stata la prima volta che uno studio non si è concentrato sul lato giorno del pianeta. Come ha spiegato il dottor Peralta in un comunicato stampa dell'ESA:
“Questa è la prima volta che siamo riusciti a caratterizzare il modo in cui l'atmosfera circola nella parte notturna di Venere su scala globale. Mentre la circolazione atmosferica sul lato giorno del pianeta è stata ampiamente esplorata, c'era ancora molto da scoprire sul lato notturno. Abbiamo scoperto che i modelli di nuvole sono diversi da quelli sul lato giorno e influenzati dalla topografia di Venere.“
Dagli anni '60, gli astronomi sono consapevoli che l'atmosfera di Venere si comporta in modo molto diverso rispetto a quella di altri pianeti terrestri. Mentre la Terra e Marte hanno atmosfere che ruotano alla stessa velocità del pianeta, l'atmosfera di Venere può raggiungere velocità superiori a 360 km / h (224 mph). Quindi, mentre il pianeta impiega 243 giorni per ruotare una volta sul suo asse, l'atmosfera richiede solo 4 giorni.
Questo fenomeno, noto come "super-rotazione", significa essenzialmente che l'atmosfera si muove oltre 60 volte più velocemente del pianeta stesso. Inoltre, in passato le misurazioni hanno dimostrato che le nuvole più veloci si trovano al livello della nuvola superiore, da 65 a 72 km (da 40 a 45 mi) sopra la superficie. Nonostante decenni di studio, i modelli atmosferici non sono stati in grado di riprodurre la super-rotazione, il che indicava che alcuni dei meccanici erano sconosciuti.
Come tale, Peralta e il suo team internazionale - che includevano ricercatori dell'Università del País Vasco in Spagna, l'Università di Tokyo, l'Università di Kyoto Sangyo, il Centro di astronomia e astrofisica (ZAA) dell'Università tecnica di Berlino e l'Istituto di astrofisica e Space Planetology a Roma - hanno scelto di guardare il lato inesplorato per vedere cosa potevano trovare. Come lo descrisse:
“Ci siamo concentrati sul lato notturno perché era stato esplorato male; possiamo vedere le nuvole superiori sul lato notturno del pianeta attraverso le loro emissioni termiche, ma è stato difficile osservarle correttamente perché il contrasto nelle nostre immagini a infrarossi era troppo basso per raccogliere abbastanza dettagli ".
Ciò consisteva nell'osservare le nuvole laterali notturne di Venere con lo spettrometro a imaging termico visibile e infrarosso della sonda (VIRTIS). Lo strumento ha raccolto centinaia di immagini contemporaneamente e diverse lunghezze d'onda, che il team ha quindi combinato per migliorare la visibilità delle nuvole. Ciò ha permesso al team di vederli correttamente per la prima volta e ha anche rivelato alcune cose inaspettate sull'atmosfera notturna di Venere.
Ciò che videro fu che la rotazione atmosferica sembrava essere più caotica sul lato notturno rispetto a quanto è stato osservato in passato sul lato giorno. Le nuvole superiori formavano anche forme e morfologie diverse - cioè grandi, ondulate, irregolari, irregolari e simili a filamenti - e erano dominate da onde stazionarie, in cui due onde che si muovono in direzioni opposte si annullano a vicenda e creano uno schema meteorologico statico.
Le proprietà 3D di queste onde stazionarie sono state ottenute anche combinando i dati VIRTIS con i dati radio-scientifici dell'esperimento Venus Radio Science (VeRa). Naturalmente, il team è stato sorpreso di trovare questo tipo di comportamenti atmosferici poiché erano incoerenti con ciò che è stato abitualmente osservato di giorno. Inoltre, contraddicono i migliori modelli per spiegare la dinamica dell'atmosfera di Venere.
Conosciuti come modelli globali di circolazione (GCM), questi modelli prevedono che su Venere la super-rotazione si verificherebbe più o meno allo stesso modo sia sul lato giorno che sul lato notte. Inoltre, hanno notato che le onde stazionarie sul lato notturno sembravano coincidere con le caratteristiche di alta quota. Come ha spiegato Agustin Sánchez-Lavega, ricercatore dell'Università del País Vasco e coautore del documento:
“Le onde stazionarie sono probabilmente quelle che chiameremmo onde di gravità - in altre parole, le onde in aumento si sono generate più in basso nell'atmosfera di Venere che sembrano non muoversi con la rotazione del pianeta. Queste onde sono concentrate su ripide aree montuose di Venere; questo suggerisce che la topografia del pianeta sta influenzando ciò che accade molto più in alto tra le nuvole.“
Questa non è la prima volta che gli scienziati individuano un possibile legame tra la topografia di Venere e il suo movimento atmosferico. L'anno scorso, un team di astronomi europei ha prodotto uno studio che ha mostrato come i modelli meteorologici e le onde in aumento sul lato del giorno sembravano essere direttamente collegati alle caratteristiche topografiche. Questi risultati si basavano sulle immagini UV acquisite dalla Venus Monitoring Camera (VMC) a bordo della Venus Express.
Trovare qualcosa di simile accadendo sul lato notturno è stata una sorpresa, fino a quando non si sono resi conto che non erano i soli a individuarli. Come indicato da Peralta:
“È stato un momento emozionante quando ci siamo resi conto che alcune delle funzionalità cloud nelle immagini VIRTIS non si muovevano insieme all'atmosfera. Abbiamo discusso a lungo se i risultati fossero reali, fino a quando non ci siamo resi conto che un altro team, guidato dal co-autore Dr. Kouyama, aveva anche scoperto in modo indipendente nuvole stazionarie sul lato notturno utilizzando l'Infrared Telescope Facility (IRTF) della NASA alle Hawaii! I nostri risultati sono stati confermati quando la navicella spaziale Akatsuki di JAXA è stata inserita in orbita attorno a Venere e ha immediatamente individuato la più grande onda stazionaria mai osservata nel Sistema Solare sul lato giorno di Venere.“
Questi risultati sfidano anche i modelli esistenti di onde stazionarie, che dovrebbero formarsi dall'interazione del vento superficiale e delle caratteristiche superficiali ad alta quota. Tuttavia, precedenti misurazioni condotte dall'era sovietica Venera i lander hanno indicato che i venti di superficie potrebbero essere troppo deboli perché ciò accada su Venere. Inoltre, l'emisfero australe, che il team ha osservato per il loro studio, ha un'elevazione piuttosto bassa.
E come ha indicato Ricardo Hueso dell'Università dei Paesi Baschi (e un coautore del documento), non hanno rilevato onde stazionarie corrispondenti nei livelli di nuvole inferiori. "Ci aspettavamo di trovare queste onde nei livelli inferiori perché le vediamo nei livelli superiori e abbiamo pensato che si sollevassero attraverso la nuvola dalla superficie", ha detto. "È sicuramente un risultato inaspettato e tutti dovremo rivisitare i nostri modelli di Venere per esplorarne il significato."
Da queste informazioni, sembra che la topografia e l'elevazione siano collegate quando si tratta del comportamento atmosferico di Venere, ma non in modo coerente. Quindi le onde stazionarie osservate sul lato notturno di Venere possono essere il risultato di qualche altro meccanismo non rilevato al lavoro. Purtroppo, sembra che l'atmosfera di Venere - in particolare, l'aspetto chiave della super-rotazione - abbia ancora alcuni misteri per noi.
Lo studio ha anche dimostrato l'efficacia della combinazione di dati provenienti da più fonti per ottenere un quadro più dettagliato delle dinamiche di un pianeta. Con ulteriori miglioramenti nella strumentazione e nella condivisione dei dati (e forse un'altra missione o due in superficie), possiamo aspettarci di avere un quadro più chiaro di ciò che sta alimentando la dinamica atmosferica di Venere in breve tempo.
Con un po 'di fortuna, potrebbe ancora venire un giorno in cui possiamo modellare l'atmosfera di Venere e prevedere i suoi schemi meteorologici con la stessa precisione con cui facciamo quelli della Terra.
