La sonda NASA che indaga i segreti della corona solare sta compiendo numerosi sorvoli (o fly-by) del pianeta Venere. Il ricorso a questo tipo di manovre è frequente in meccanica orbitale, col fine di accorciare i tempi di viaggio e/o risparmiare combustibile. Per conoscere meglio il piano di volo di PSP, e visualizzare il suo percorso nel sistema solare interno, vi raccomando questo articolo del nostro Pierluigi Panunzi.
Attualmente la Parker Solar Probe ha già compiuto cinque fly-by di Venere e altri due sono programmati per il futuro, ma inaspettatamente i ricercatori hanno trovato l’occasione di sfruttare anche questi avvicinamenti che, inizialmente, avevano fini più pratici che scientifici.
Tutto è iniziato con il fly-by numero 3, avvenuto l’11 luglio 2020. In quell’occasione la camera WISPR (abbreviazione di Wide-field Imager for Parker Solar PRobe) venne accesa e puntata verso Venere, che offriva alla sonda il suo lato notturno. Questa camera di PSP, sensibile alla luce visibile e il vicino infrarosso, restituì una straordinaria immagine del gemello della Terra.

L’intenso calore della superficie venusiana, che emette nelle lunghezze d’onda dell’infrarosso, penetra la densa coltre di nubi del pianeta e viene catturato dalla camera WISPR. La grande sensibilità dello strumento fa il resto, svelando inaspettate potenzialità di ricerca. Gli scienzati sono elettrizzati, e programmano analoghe osservazioni per il successivo sorvolo.
Il quarto passaggio, avvenuto il 20 febbraio 2021, non risultò meno glorioso. In quell’occasione si fece tesoro delle lezioni apprese con il precedente avvicinamento per riprendere con successo l’intero emisfero in ombra di Venere usando non solo uno ma entrambi i telescopi (definiti inner e outer) di cui WISPR è dotato. Le complicazioni risultarono tante, a partire dalla camera di ripresa che non è dotata di un otturatore ed è vincolata al tempo minimo di esposizione di 2 secondi che è il cosiddetto tempo di readout. Questo è anche uno degli ostacoli alla ripresa del lato diurno di Venere, che risulta troppo luminoso per lo strumento.
Le immagini del fly-by vengono poi processate dalla NASA e combinate in un breve video che vi mostro qui sotto (aprite il media per avviare la gif).

Le immagini sbalorditive non finiscono qui, perché i team NASA hanno elaborato un confronto tra le immagini catturate dalla PSP con i rendering della superficie di Venere generati a partire dalle osservazioni radar della sonda Magellan, che all’inizio degli anni ’90 penetrò le nubi del pianeta fornendoci dettagliati rilievi topografici con dettagli sino a 100 metri di risoluzione e mappando complessivamente il 98% della superficie.


Cosa rende possibili queste osservazioni?
I fenomeni in gioco riguardano la fisica della luce. Penetrare l’atmosfera di Venere è molto difficoltoso per buona parte della radiazione visibile, ma gli infrarossi (e lunghezze d’onda ancora maggiori) non hanno questo problema. Nell’emisfero illuminato l’emissione dalla superficie viene sovrastata dalla luce solare riflessa dagli strati superiori delle nubi, tuttavia questo problema svanisce sul lato notturno quando l’unica radiazione di rilevo è quella derivante dal terreno, che risplende grazie ai suoi circa 470° C. La maggior parte della luce raccolta da WISPR è concentrata nelle lunghezze d’onda tra 470 e 800 nm, con un piccolo contributo anche nel range visibile 380-750 nm.
Le regioni scure sono aree sopraelevate, con temperature di circa 30° inferiori rispetto alle valli circostanti. Si stima che i rilievi di Venere subiscano dei cali di temperatura di 7/8 gradi per km di altitudine.
Un’altra osservazione interessante è il sottile alone luminoso che circonda il disco di Venere (visibile in particolare nella prima immagine): si tratta dell’emissione di ossigeno in forma molecolare O2. Questo fenomeno, presente anche sulla Terra e noto con i nomi di airglow o nightglow (nonché in italiano luminescenza notturna), non è una novità in quanto già osservato fin dai tempi delle sonde sovietiche Venera 9 e 10. La camera WISPR può, potenzialmente, osservare anche il bagliore dovuto all’emissione O I 5577 Å dell’ossigeno in forma atomica, ma quest’ultimo è molto più debole e risulta sovrastato dall’emissione O2 a causa del filtro a banda larga di cui lo strumento è dotato.
E per il futuro?
Le rilevazioni scientifiche di PSP possono essere utilizzate non solo per delineare la morfologia del terreno venusiano, ma un’analisi degli spettri di emissione permette anche di comprendere la geologia e mineralogia del pianeta. Sono aree di studio già inaugurate dall’analisi della nostra Luna, che abbiamo ora l’occasione di mettere a frutto anche con lo studio di Venere per capire meglio i processi che hanno portato alla sua formazione ed evoluzione.
Per togliervi ogni curiosità vi rimando alla ricca bibliografia a corredo di questa news con maggiori dettagli direttamente nel sito della NASA, l’articolo scientifico che documenta le investigazioni presentate e qualche dettaglio tecnico sulla camera WISPR:
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2022/sun/parker-solar-probe-captures-its-first-images-of-venus-surface-in-visible-light-confirmed
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2021GL096302
https://wispr.nrl.navy.mil/index.php/design/optical
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2021/nasa-s-parker-solar-probe-sees-venus-orbital-dust-ring-in-first-complete-view
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2021/parker-solar-probe-offers-a-stunning-view-of-venus
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