Venere a nudo: così simile e così diverso dalla Terra

Oggi, 16 Novembre, è il 55esimo anniversario del lancio di Venera3, una sonda spaziale sovietica[1] che aveva lo scopo di atterrare sulla superficie del pianeta Venere per studiarne l’atmosfera. “Nulla di nuovo, sarà l’ennesimo strumento per dimostrare di essere un passo avanti alla NASA, no? Il Programma Mariner degli USA è nato due anni prima, cercano solo di dimostrare la propria potenza”.

Un pensiero condiviso da molti in quel periodo, ma Venera3 scrisse la storia: fu il primo strumento ad atterrare (e disintegrarsi all’istante) su un pianeta del Sistema Solare. Perché è così importante? Atterrare implica che ci sia un suolo su cui farlo, può essere scontato ai più, ma in metà dei pianeti non si può fare.

Da allora si susseguirono molte missioni su Venere che ci diedero molte informazioni sul pianeta più brillante del nostro cielo, rivelandoci che per molti aspetti è simile alla Terra, per altri completamente diverso. Bene, parliamo dunque di Venere.

Indice:

• Una prima occhiata, dati alla mano
• La nascita di Venere
• Gemello della Terra?
• Venere a raggi x
• Transito: un fenomeno raro
• Quale futuro

Una prima occhiata, dati alla mano

Venere è il secondo pianeta del Sistema Solare in ordine di distanza dal Sole a circa 0.72 A.U. da esso[2] ed è il più vicino alla Terra. Nel XVIII secolo fu individuata una legge empirica (mai confermata da nessuna teoria) che approssima le distanze dei pianeti dalla nostra stella grazie alla quale si può avere un ordine di idee delle varie grandezze. [3]

Venere è a Lodi

Si citano sempre freddi numeri, ma la mente umana è evoluzionisticamente abituata a comprendere grandezze con cui doversi confrontare e fatica ad immaginarsi distanze astronomiche: cosa significa 0.72 A.U.? Riferiamoci ad una scala facilmente comprensibile: immaginiamo di porre il Sole a Milano ed il pianeta più lontano (Nettuno) a Lecce, una distanza di poco meno di 1000 km in linea d’aria.

In questa particolare configurazione Mercurio sarebbe posto a circa 13 km, a Monza. I pianeti sarebbero palle con diametri che spaziano da 1 metro, come nel caso del più vicino al Sole, fino al grande Giove con ben 30 metri. Si può facilmente apprezzare quanto grande sia la distanza tra i corpi, soprattutto in confronto alle loro grandezze, come mostra l’immagine seguente.

Il prossimo pianeta è proprio Venere, posto a poco più di 20 km, nei paraggi di Lodi. Si creano così le accoppiate Terra-Pavia, Marte-Bergamo, Giove-Modena, Saturno-San Marino, Urano-Napoli ed infine Nettuno-Lecce; per completezza il Sole avrebbe un diametro di 340 metri.

Venere non è una stella

Venere, nella storia, è stato spesso scambiato per una stella a causa della sua brillantezza: fu Pitagora ad identificare l’astro con i già conosciuti Lucifero e Vespero. Queste due stelle erano in realtà il pianeta stesso, il quale prima che sorga il Sole in autunno anticipa la stella nei nostri cieli verso Est, mentre in primavera segue il tramonto verso Ovest. Per questo motivo Venere è conosciuto come l’ultima stella del mattino e la prima stella della sera. [4]

Il nome stesso del pianeta deriva dalla sua brillantezza nel cielo: la vicinanza prospettica di Venere al Sole nei momenti di visibilità fece in modo che l’astro venisse associato, grazie al suo fascino, alla divinità romana dell’amore e della bellezza. Perché è così brillante?

In effetti la luminosità apparente dell’astro è paragonabile a quella delle stelle per un osservatore sulla Terra, a causa del suo albedo[5], il più elevato tra i pianeti. Un consiglio ai meno esperti per distinguerlo: la “sua” luce appare ferma e non tremolante, come invece nel caso delle stelle, a causa della sua vicinanza alla Terra. La luce proveniente da stelle lontane soffre molto più di un fenomeno di turbolenza causato da una non staticità dell’atmosfera terrestre.[6]

Venere ha le fasi?

Venere ha un’orbita più interna rispetto a quella della Terra e ciò fa in modo che si possa apprezzarne le fasi. Mi spiego meglio: il fenomeno è conosciuto grazie alla Luna ed è dovuto esclusivamente al fatto che noi stiamo osservando un corpo con un’orbita inferiore alla nostra. La spiegazione di tutto il processo è lunga, ma semplice, rimando a questo link per chi non sapesse di cosa sto parlando.

La parte fondamentale che vorrei sottolineare è appunto la seguente: pianeti più lontani dal Sole rispetto alla Terra ci appariranno sempre come un disco intero illuminato, mentre Mercurio e Venere saranno visibili solamente in alcuni periodi dell’anno e mostreranno delle fasi. Ribadisco per chiarire il concetto: è semplicemente il nostro punto di vista che ci mette nelle condizioni di vedere le fasi di un pianeta, significa che se potessimo essere su Marte, da là anche la Terra non sarebbe completamente visibile, ma mostrerebbe delle fasi.

Non è tutto, ma durante i movimenti rispettivi di Venere e della Terra, la loro distanza aumenta e diminuisce causando una diversità di grandezza apparente del disco del pianeta brillante ai nostri occhi. Tale grandezza è minima alla massima distanza da noi ed è circa 10” per il diametro, risulta invece massima in fase nuova con 60”[7]. Le fasi e la grandezza apparente non costante sono due prove schiaccianti per la dimostrazione del fenomeno di rivoluzione dei corpi.

La nascita di Venere

Venere è in gran parte spettatore nelle teorie più accreditate della formazione del Sistema Solare: il Modello di Nizza e Grand Tack[8] conferiscono il ruolo di protagonista soprattutto ai giganti gassosi Giove e Saturno, per cui senza la loro formazione e reciproca interazione non esisterebbero nemmeno i pianeti più interni.

Per farla breve, circa 4 miliardi di anni fa una nube di gas subì un collasso gravitazionale, successivamente si espanse concentrando la maggior parte del calore e della propria massa al centro e lasciando via via raffreddare lo spazio più lontano. In questo caos di calore e oggetti in movimento solamente alcuni centri nevralgici riuscirono in una fase di accrezione, generando dei corpi più massicci dotati di autogravità. La troppa vicinanza al Sole, centro della nube, non permetteva a liquidi o solidi di sopravvivere tranne che per questi centri di aggregazione ed è proprio qui che si colloca Venere.

Roccia o gas?

I pianeti interni sono rocciosi, i due giganti gassosi sono più lontani, stando a quanto ho appena detto sembra un paradosso: più c’è caldo e più è probabile trovare corpi gassosi che solidi, no? Il mistero è presto svelato. I pianeti più interni si svilupparono lentamente a causa del poco materiale in forma solida nei paraggi e questo ci spiega anche perché essi siano più piccoli. Quelli più esterni invece ebbero più risorse da aggregare e crebbero più facilmente in volume: Giove possiede un nucleo interno solido grande quanto la Terra. La grande massa acquisita da tali giganti fece in modo che essi potessero tenersi stretti parte del gas primordiale, grazie alla loro propria gravità.

La fortissima gravità della stella e il violento vento solare non lasciarono scampo al gas, che venne centralizzato sul Sole o disperso, questi sono anche i motivi per cui i pianeti interni non possiedono satelliti: la Terra è il primo in ordine ed ha solamente la Luna. Allo stato attuale si può osservare come, dalla nube originale, gran parte del momento angolare sia stato trasferito su Giove, mentre il 99.85% della massa sia concentrata sul Sole.

Il modello di Nizza delinea dunque il comportamento generale dei corpi all’interno del Sistema Solare, tra le varie caratteristiche per noi è di rilievo il comune senso progrado (antiorario) di rivoluzione e rotazione dei pianeti. Perché di rilievo? Perché Venere è l’eccezione che conferma la regola: ruota attorno al proprio asse in senso orario, ciò è forse dovuto all’impatto con un grande corpo che ne ha modificato la rotazione.

Gemello della Terra?

Questa sezione sarà la più didascalica: una carrellata di dati sul pianeta è necessaria per dare il giusto merito alle scoperte degli ultimi 40 anni.

Abbiamo capito che Venere è un pianeta solido, con un’orbita poco più interna a quella della Terra. Inoltre, data la loro vicinanza, anche le dimensioni sono paragonabili, si pensa che potesse ospitare oceani d’acqua ed infine possiede anche un’atmosfera non trascurabile: raccontato così sembra il nostro gemello. La sua massa è l’80% di quella della Terra e il suo raggio di 6050 km è inferiore al nostro di soli 300 km; anche la gravità è paragonabile: un uomo di un quintale terrestre avrebbe un peso forma venusiano di 90 kg.

Poliziotto buono… poliziotto cattivo

Non ci sono solamente somiglianze tra i due pianeti, anzi, per molte caratteristiche Venere si prospetta opposto e addirittura inospitale. Se fossimo su Venere ci accorgeremmo subito che qualcosa non quadra: il giorno sembra non finire mai, infatti la rotazione del pianeta è più lunga della sua rivoluzione. In termini terrestri il giorno dura di più dell’anno, parliamo di 243 giorni contro 224.

La brillantezza del pianeta è dovuta ad una spessa atmosfera riflettente, unica nel suo genere nel Sistema Solare: se fossimo là ci sentiremmo schiacciare da una pressione quasi 100 volte superiore a quella terreste.  L’atmosfera è composta al 97% di CO2, rendendo invivibile per noi una possibile villeggiatura e tale composto è il principale responsabile di un effetto serra che alza la temperatura media superficiale del pianeta a quasi 500° C.

Con un’immagine radar si può apprezzare la superficie: una visione che spegne la sua brillantezza e ne evidenzia la composizione rocciosa. I dati delle missioni Venera e Magellan negli anni ’90 mapparono interamente il suolo rilevando una struttura basaltica, sintomo di un’intensa attività vulcanica, inoltre sono presenti pochi crateri da impatto e tutti di dimensioni notevoli.

Queste premesse indicano una superficie relativamente giovane: la densa atmosfera funge da scudo per i meteoriti più piccoli e l’attività geologica potrebbe essere tutt’ora parzialmente attiva.

Lo studio del suolo ha portato alla sua suddivisione in 3 grandi aree, dai 4000 metri sotto un arbitrario livello superficiale ai 10 000 metri di altitudine: probabilmente l’unica somiglianza terrestre di questo paragrafo.

Venere a raggi x

Un titolo infelice per chi è del settore, ma mi avvalgo del senso comune per descrivere gli “strati” del pianeta.

Partiamo di nuovo dalle somiglianze con la Terra: si pensa che il nucleo interno sia ferroso ed in parte fuso, seguito da un mantello ed infine la crosta già descritta. Le strutture vulcaniche non sono invece organizzate in catene, ma distribuite uniformemente: questo lascia supporre un minor movimento tettonico e dunque una composizione più solida del mantello.

Questo inoltre spiegherebbe il debole campo magnetico generato dal pianeta: semplificando, il fenomeno che sulla Terra allinea l’ago della bussola verso il nord è superiore in intensità a quello di Venere e ciò è dovuto ad un movimento meno fluido e più lento di mantello e nucleo.

Veloce, ma non indolore

In questa sezione ci concentriamo sull’atmosfera: l’effetto serra ha lo stesso meccanismo di quello terrestre, ma con un’efficacia molto superiore. L’energia irradiata dal sole viene assorbita dalla superficie del pianeta, il quale riemette radiazione soprattutto in Infrarosso[9], ma essa rimane intrappolata nella pesante atmosfera di CO2 che si scalda a sua volta.

Questo aggiunge un totale di quasi 400° C extra alla superficie venusiana, troppo elevata per essere spiegata con la sola vicinanza al Sole. In atmosfera è presente una piccola quantità di vapore acqueo, ciò lascia supporre che potessero essere presenti oceani d’acqua liquida, ma anche che l’ambiente infernale li abbia bolliti lasciandone una minima traccia.

Un dettaglio curioso è la velocità delle nubi acide in atmosfera, fino a 60 volte la velocità di rotazione del pianeta stesso: tale fenomeno aumenta con l’altitudine ed è chiamato super-rotazione.[10]

Transito: un fenomeno raro

Il fenomeno più affascinante legato a Venere è per distacco e rarità il suo transito sul Sole: si tratta del passaggio del pianeta lungo la nostra linea di vista e davanti alla nostra stella. Se il suo disco fosse abbastanza grande parleremmo di eclissi, ma le dimensioni tra i due astri non sono paragonabili, con il video qui sotto si capiranno meglio le proporzioni.

Video del transito di Venere nel 2012, visto dall’Australia, fonte: Youtube

Perché ciò avvenga è necessario che Venere si trovi in congiunzione inferiore (link sulle fasi di Venere in un paragrafo precedente) con una distanza angolare minima con la Terra nella percorrenza della propria orbita, altrimenti il suo disco ci apparirebbe fuori da quello solare. È più facile da visualizzare che da spiegare:

Tale avvenimento ricorre con un ciclo stabile ogni 243 anni, ma si divide ulteriormente in periodi di 8-122-8-105 anni; chi era presente nel 2004 e nel 2012 può dirsi fortunato in quanto il prossimo episodio si ripeterà nel 2117. Possiamo dire infine che il transito non è solamente un evento da ammirare, ma permette inoltre di studiare l’atmosfera del pianeta.

Quale Futuro

Dopo il periodo di innamoramento inziale che ha portato oltre 40 strumenti di ogni nazione a contatto col pianeta, le missioni su Venere hanno subito un rallentamento. L’interesse non è più quello di un tempo? In parte è vero, ma i dati ottenuti con i mezzi a disposizione sono molti: la più interessata recentemente è stata la JAXA giapponese oltre che l’azienda privata Rocket Lab e una notizia recente potrebbe riaprire il discorso. Pare infatti che sia stata trovata una molecola di interesse biologico, legata (sulla Terra) ad attività microbica. Tralasciando le fantasticazioni, la vecchia squadra NASA-ESA-RKA entro il decennio vorrebbe tornare sul pianeta brillante insieme ad una più imberbe ISRO (indiana). [11]

Nel concreto dunque nessuna missione è stata confermata, ma siamo autorizzati ad aspettarci aggiornamenti nel 2021.

Per concludere allego il seguente link, in cui trovare in sintesi le caratteristiche principali del pianeta: https://solarsystem.nasa.gov/planets/venus/overview/

Note:

[1] Venera3: sovietica, certamente, la missione faceva parte di un contesto molto più complesso chiamato “corsa allo spazio” in piena Guerra Fredda. Per i dettagli della missione si veda il seguente link

[2] Unità Astronomiche: la distanza Terra-Sole, poco meno di 150 000 000 km

[3] Legge di Titus Bode: una formula che ebbe credito dopo la scoperta di Cerere, pianeta nano interno. Per i dettagli il seguente link

[4] Vespero e Lucifero: “sera” e “portatore di luce”, dettagli al seguente link

[5] Albedo: ci sono molte definizioni tecniche diverse, la più grossolana indica la quantità di luce riflessa sulla totalità di quella ricevuta. Più si avvicina ad 1 tale rapporto e più appare brillante il corpo, per dettagli il seguente link

[6] Seeing: fenomeno di turbolenza che pare muovere l’immagine puntiforme delle stelle e disturba il segnale originale

[7] Misure angolari: il grado, misura geometrica angolare, si divide in 60’ e ciascuno di essi in 60”. La Luna appare con un disco di 30’ di diametro, quindi circa 30 volte più grande di Venere alla sua massima vicinanza

[8] Modello di Nizza e Grand Tack: teorie più accreditate della formazione del Sistema Solare, dettagli al seguente link

[9] Regione Infrarossa: parte poco energetica dello spettro elettromagnetico, emissione spontanea o termica di ogni corpo, per dettagli rimando al seguente link

[10] Super Rotazione: per dettagli rimando al seguente link: https://www.astronomia.com/2017/09/05/corsa-di-nuvole-nel-cielo-di-venere/

[11] Missioni future: possibili progetti e missioni al seguente link