Venere e Terra, pianeti gemelli…diversi

Il 9 novembre 2005, l’Agenzia Spaziale Europea (ESA) ha inaugurato l’era dell’esplorazione di Venere con il lancio del satellite Venus Express. Questa missione pionieristica ha fornito dati cruciali sulla composizione, la struttura e la meteorologia del pianeta, definendo le sostanziali differenze tra Venere e la Terra.

di Maria Di Nezza

Venus Express è la sonda dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) che per otto anni ha ispezionato l’atmosfera di Venere. La missione, progettata per restare in attività 500 giorni, ha continuato a raccogliere importanti dati ottenendo risultati scientifici sorprendenti. Questo ha permesso la comprensione e la caratterizzazione dell’atmosfera venusiana. 

I dati di questa missione ci hanno rivelato che Venere, ritenuto per molto tempo il pianeta “gemello” della Terra, in realtà ha delle peculiarità che lo allontanano enormemente dal nostro pianeta. Vediamo perché!

Le missioni esplorative di Venere

Le prime informazioni sul pianeta Venere furono ottenute negli anni ’60 grazie alle missioni spaziali delle sonde sovietiche Venera

Nel 1990 la sonda della NASA Magellano, in orbita intorno a Venere, mappò la superficie del pianeta grazie all’utilizzo di un radar. La mappa ottenuta con immagini ad alta risoluzione è la più dettagliata della superficie di Venere che abbiamo oggi a disposizione.

Mappatura della superficie di Venere ottenuta dalla sonda americana Magellano. Crediti: NASA

Il 9 novembre del 2005 partì la prima missione Europea dedicata allo studio di Venere. La sonda, Venus Express, è stata la seconda missione interplanetaria europea dopo Mars Express. Lo scopo scientifico era quello di osservare da vicino il “pianeta gemello” della Terra, ma soprattutto di caratterizzarne l’atmosfera.

La sonda Venus Express impiegò 153 giorni per arrivare in prossimità di Venere e dopo 500 giorni, come da programma, terminò il suo compito. La missione fu comunque prolungata con successive proroghe ma l’esaurimento del carburante e la perdita della trasmissione dei dati porterà l’ESA a dichiararla ufficialmente chiusa il 16 dicembre 2014. Nell’ultimo anno la sonda sarà spinta fino agli strati più bassi dell’atmosfera per studiarne le caratteristiche, finché brucerà nel gennaio 2015.

Razzo Soyuz integrato con la sonda interplanetaria Venus Express in verticale nella torre di lancio dal Cosmodromo di Bajkonur in Kazakistan. Crediti: ESA

L’Italia ha contribuito enormemente alla realizzazione della strumentazione alloggiata sulla sonda. In particolare il VIRTIS  e lo PFS sono stati sviluppati rispettivamente dall’ASF-INAF e IFSI-INAF di Roma. Inoltre i laboratori italiani hanno partecipato alla realizzazione di un terzo strumento ASPERA-4 per lo studio delle interazioni tra vento solare e atmosfera venusiana. All’Alenia Spazio, invece, è stata affidata l’integrazione degli strumenti a bordo della piattaforma orbitante e l’effettuazione dei primi test.

I gemelli diversi

Venere ha goduto del titolo di “pianeta gemello” della Terra per un lungo periodo, fino a che le missioni di indagine ci hanno svelato diversamente. Fu Galileo Galilei che per primo lo osservò con il suo cannocchiale. Lo paragonò alla Terra e l’analogia era all’epoca giustificata dalle notevoli somiglianze tra i due pianeti in termini di dimensioni, massa e densità, ma anche per la sua posizione nel Sistema Solare. Venere si trova infatti a una distanza dal Sole di circa 108 milioni di chilometri, un valore comparabile a quella del nostro Pianeta Blu.

In realtà i dati ci dicono che i due pianeti hanno delle caratteristiche differenti per quello che riguarda la composizione atmosferica, le condizioni del suolo, l’abitabilità e la geologia. 

L’atmosfera di Venere

L’atmosfera venusiana è molto densa circa 50 volte quella della Terra. È costituita da oltre il 96% di anidride carbonica (CO2) una piccola quantità di azoto (3,5%), vapore acqueo (0,01%) ed ossigeno (<20 ppm). 

La densa atmosfera di Venere comporta la riflessione del 75% dei raggi del Sole rendendo il pianeta particolarmente luminoso. Questo potrebbe far pensare che la temperatura venusiana sia più bassa di quella terrestre tuttavia la grande quantità di anidride carbonica genera un imponente effetto serra intrappolando così l’energia solare nell’atmosfera venusiana. I valori delle temperature al suolo sono infatti tra 437 e 467°C, temperatura questa maggiore anche di quella di Mercurio, nonostante la distanza dal Sole di quest’ultimo sia la metà di quella di Venere. Questa temperatura è mantenuta pressoché costante tra il giorno e la notte e tra l’equatore e i poli e l’inclinazione dell’asse di rotazione di Venere, prossimo ai 180°, rende poco evidenti i cambiamenti stagionali.

L’atmosfera di Venere è composta da tre strati distinti di nubi di acido solforico collocate a diverse altitudini. La particolare circolazione atmosferica produce un sistema unico di venti, con velocità che raggiungono picchi di circa 360 km/h nelle regioni superiori. I cicloni polari presentano dimensioni con un diametro medio di oltre 2000 km con venti interni che possono raggiungere i 16 m/s. Le osservazioni di Venus Express hanno rivelato la complessità della struttura dei cicloni a diverse altitudini, confermando la loro estensione tra i 40 e i 70 km di altezza. Questi fenomeni, differenti dagli uragani terrestri, sottolineano la peculiarità dell’atmosfera venusiana, caratterizzata da vortici polari caotici e imprevedibili. L’interazione della luce solare e del calore con l’anidride solforosa e il vapore acqueo è responsabile della formazione delle nubi, mentre la pressione elevata al suolo contribuisce all’assenza di venti in alcune parti dell’atmosfera. La pressione atmosferica al suolo raggiunge le 92 atmosfere, la pressione che sulla Terra si osserva nel mare ad una profondità di 90 m!

La Geologia venusiana

Le missioni di esplorazione di Venere ci hanno dato informazioni utili anche per formulare ipotesi sulla geologia del pianeta, caratterizzata da una varietà di peculiarità geologiche uniche, come le pianure di lava vulcanica, i grandi vulcani a scudo e le strutture vulcaniche note come “coronae“, particolari proprio di questo pianeta.

L’assenza di dati sismici ha limitato la comprensione della struttura interna di Venere, ma gli scienziati hanno formulato ipotesi sulla composizione del suo mantello e del suo nucleo, basandosi su analogie con la Terra. Si suppone che il mantello di Venere sia costituito principalmente da olivina, con transizioni verso strutture più dense come lo spinello, l’ilmenite e la perovskite alle profondità maggiori. Queste informazioni suggeriscono che Venere possa avere un nucleo simile a quello della Terra, composto principalmente da ferro e nichel. A differenza della Terra, Venere però non ha un campo magnetico intrinseco, fatto questo che può essere attribuito alla mancanza di convezione nel nucleo esterno parzialmente fuso.

Possibile struttura interna di Venere. Crediti Calvin J. Hamilton

La ricerca di Venere continua

La sonda ESA/NASA Solar Orbiter dedicata allo studio del Sole, ha rilevato su Venere comunque la presenza di un debole campo magnetico registrato durante i diversi flyby previsti dalla missione attorno al pianeta.  Il campo magnetico registrato è risultato essere un campo indotto generato dall’interazione tra il vento solare e l’atmosfera superiore del pianeta. C’è una lunga coda di plasma, gas ionizzato, che si allunga verso il lato notturno del pianeta, in opposizione al Sole, così come accade per le comete.

Campo Magnetico della Terra e di Venere

Le recenti anomalie rilevate nell’atmosfera del pianeta, grazie alle informazioni ottenute anche da Venus Express, suggeriscono l’esistenza di processi chimici sconosciuti, che richiedono una più approfondita esplorazione. Venere è ancora un enigma, e per risolverlo è essenziale condurre esplorazioni dirette.

Nonostante le estreme condizioni atmosferiche che rivelano la sua unicità, Venere, il “gemello diverso” della Terra, rimane affascinante. Le dimensioni simili, ma l’evoluzione diversa, catturano la nostra fantasia e l’interesse degli studiosi.

L’obiettivo primario delle future missioni sarà scoprire il motivo di questa diversa evoluzione e determinare se la Terra possa eventualmente seguire una strada simile in futuro.