Credit: ESA/Venus Express/VMC/A. Piccialli
Venere appare ricoperto da uno spesso strato uniforme di nuvole, difficili da penetrare anche per gli occhi elettronici delle sonde, nelle lunghezze d'onda del visibile. Ma la sonda dell'Agenzia Spaziale Europea ESA, Venus Express, ha potuto guardare con radar ed infrarossi, rilevando dinamiche molto più sofisticate: treni d'onda in piccola scala, soprattutto alle alte latitudini settentrionali, in particolare sopra Ishtar Terra, una regione che vanta le montagne più alte del pianeta.
Venere è un pianeta molto particolare.
La temperatura in superficie raggiunge i 450° Celsius, sufficiente a fondere il piombo, mentre i venti soffiano nelle densa atmosfera a 3-4 chilometri all'ora. Sulle cime delle nuvole, invece, le temperature raggiungono i -70° Celsius e il vento può raggiungere i 300-400 chilometri all'ora, molto più veloce degli uragani sulla Terra.
Con queste diversità, ci si potrebbe aspettare che non esistano troppe connessioni tra le cuocenti temperature vicino alla superficie e la fredda atmosfera, circa 60/70 chilometri più in alto.
Ma i veicoli spaziali che osservano il pianeta da decenni, suggeriscono che, in alcuni casi, le nubi si comportano come la superficie del mare increspata, influenzate dalla topografia sottostante, diverse decine di chilometri più in basso.
La prima prova di onde atmosferiche generate dall'aria che scorre tra montagne e rilievi di superficie, risale addirittura al 1985, quando due palloni sonda sovietici, della missione Vega, sorvolarono il pianeta ad un altitudine di 54 chilometri, sperimentato un percorso accidentato sopra le alture meridionali dell'Aphrodite Terra. Osservazioni, confermate circa 3 decenni dopo dai strumenti di bordo di Venus Express.
Queste onde sono tipiche di ambienti stabilmente stratificati.
Si possono formare, ad esempio, per convezione dal basso o dal flusso orizzontale dovuto al superamento di un ostacolo, come una montagna, con un processo simile all'onda che si crea in un fiume quando l'acqua scorre sopra un masso sommerso.
Tali dinamismi posso trasportare energia e sono, pertanto, una caratteristica molto importante comune alle atmosfere superiori dei pianeti simili alla Terra.
Credit: ESA/Venus Express/VeRa/S. Tellmann
Uno degli studi (DOI: 10.1016/j.icarus.2012.08.023) risale a novembre 2012, quando un team internazionale, guidato da Silvia Tellmann del Rheinisches Institut für Umweltforschung, dell'Università di Colonia, in Germania, ha utilizzato il Experiment Venus Express Radio Science (VeRa) per ottenere i profili atmosferici ad altitudini di 40-90 chilometri.
Studiando i cambiamenti dei segnali radio riflessi dall'atmosfera di Venere, in direzione della Terra, la squadra ha ottenuto più di 500 profili atmosferici tra l'arrivo della sonda su Venere nel 2006 e luglio 2011.
I dati hanno permesso di calcolare la pressione e la temperatura a diverse altitudini e posizioni sopra il pianeta ed hanno permesso di studiarne le caratteristiche anche su piccola scala, come le onde gravitazionali, quasi periodiche, maggiormente concentrate a latitudini di 60-75 gradi, con maggiore attività sul lato sottovento delle montagne nell'emisfero settentrionale.
"Crediamo che queste onde siano, almeno in parte, legate al flusso atmosferico su Ishtar Terra, una regione montuosa che comprende le montagne più alte di Venere ", ha detto Silvia Tellmann.
Tale risultato è stato confermato da un'analisi separata, basata sulle onde fotografate dalla Visible Monitoring Camera (VMC) su Venus Express.
Il nuovo studio (DOI: 10.1016/j.icarus.2013.09.012) è stato pubblicato sul numero del mese di gennaio 2014 della rivista Icarus, ed è a cura di un team internazionale guidato da Arianna Piccialli, ricercatrice post-dottorato presso il Laboratoire Atmospheres, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS-UVSQ), Guyancourt, Francia.
Le immagini ad alta risoluzione dell'emisfero settentrionale di Venere, ottenuto con la VMC durante più di 1.500 orbite, hanno permesso di condurre, per la prima volta, uno studio dettagliato delle caratteristiche delle cime nuvolose su piccola scala, tra i 62 e i 70 chilometri sopra la superficie.
Da una sistematica ricerca visiva nel vasto catalogo, è emerso che i modelli di onda sono stati osservati in più di 300 occasioni.
Sono stati definiti quattro tipi di onde, lunghe, medie, brevi e irregolari, in base alla loro forma e dimensione, visibili nell'immagine in apertura, dove la sagoma ottagonale è dovuta al campo visivo della VMC.
Le onde erano presenti nelle diverse lunghezze d'onda (raggi ultravioletti - 365 nm; visibile - 513 nm e vicino infrarosso - 965 nm e 1000 nm).
Come è avvenuto per le onde rilevate con VeRa, sono state per lo più identificate alle alte latitudini (60-80 gradi Nord), in una regione ad alta nuvolosità, nei pressi di Ishtar Terra.
Credit: ESA/Venus Express/VMC/A. Piccialli
"L'orbita ellittica di Venus Express, con pericentro (punto più vicino al pianeta) sopra le alte latitudini settentrionali, significava che avremmo potuto ottenere immagini con una risoluzione spaziale di poche centinaia di metri per pixel in questa regione", spiega Arianna Piccialli.
"Purtroppo, questo ci ha permesso di ottenere solo piccole istantanee delle caratteristiche delle nuvole. Inoltre, l'alta velocità (9 km/s) del veicolo spaziale vicino a pericentro non ci ha permesso di misurare la velocità delle onde, a causa del breve intervallo di tempo tra le coppie di immagini".
"Queste limitazioni non ci hanno permesso di stabilire con assoluta sicurezza la natura delle onde. Tuttavia, confrontando la morfologia e le proprietà delle funzioni d'onda osservate nelle immagini VMC con i dati precedenti rilevati - i dati di VeRa - è ragionevole supporre che le onde viste sono onde gravitazionali associate al flusso d'aria sopra le alture di Ishtar Terra".
"Questa influenza era stato previsto dai modelli ma mai osservata in modo così dettagliato fino ad ora", afferma Håkan Svedhem, Project Scientist dell'ESA per Venus Express.
"Tali risultati mostrano la versatilità di Venus Express, che ha reso possibile lo studio dello stesso fenomeno, utilizzando due tecniche indipendenti e molto diverse".