L’enorme ciclone che ricopre in modo permanente il polo sud di Venere si muoverebbe nell’atmosfera del pianeta in modo velocissimo, caotico e imprevedibile. Per usare una analogia molto venusiana, in modo simile a una danzatrice del ventre molto snodata. E’ quanto emerge in un articolo pubblicato su Nature Geoscience, realizzato con i dati raccolti durante tutta la missione dell’ESA Venus Express. Ne parliamo con Giuseppe Piccioni dell’INAF-IAPS, PI dello strumento VIRTIS a bordo della sonda e cofirmatario dell’articolo.
Il complesso moto del vortice del polo sud di Venere ripreso da VIRTIS. Crediti: ESA/VIRTIS-VenusX/INAF-IAPS/LESIA-Obs. Paris (G. Piccioni)
I risultati di questo lavoro, che può essere visto come l’approfondimento di una ricerca iniziata fin dal primo giorno di inserimento in orbita della missione Venus Express, sono sorprendenti. Racconta Giuseppe Piccioni: “la dinamica di questo enorme vortice risulta molto più caotica e difficilmente prevedibile su tempi scala brevi, di quanto non si pensasse in passato. Questa caratteristica rende il vortice venusiano molto diverso da altri uragani che troviamo nel sistema solare, come per esempio sulla Terra, dove questi fenomeni presentano una periodicità decisamente stagionale.” Nell’articolo, l’enorme ciclone dal diametro medio di oltre 2000 km e che presenta al suo interno venti fino a 16 m/s, è stato studiato per la prima volta a varie altezze atmosferiche, arrivando alla conclusione che il vortice si estenda almeno dai 40 ai 70 km di altitudine. “Grazie ai dati multispettrali, possiamo studiare i diversi strati dell’atmosfera, riuscendo così a isolare la dinamica dei vari piani. Arriviamo al risultato che il movimento di questi piani sembrerebbe apparentemente scorrelato. Simile per alcuni versi a una danzatrice del ventre snodata che riesce a muovere in modo indipendente spalle, bacino e gambe.” La morfologia del ciclone stesso varia nel tempo e presenta varie conformazioni: da una struttura circolare simile a quella dei più diffusi uragani terrestri, con un singolo centro di rotazione, passando per una forma con doppio centro e dunque ellittica, fino ad arrivare a morfologie complesse con 3 o 4 centri di rotazione quasi indipendenti. Infine, questa struttura complessa si muove nell’atmosfera in verticale e intorno a una posizione geografica che non coincide con il polo del pianeta, seppur con una tendenza media periodica di precessione attorno al polo.
Lo studio dei cicloni polari di venere non è una novità e affonda le sue radici nei primi decenni dell’esplorazione spaziale. Il vortice al polo sud somiglia in modo sorprendente a una analoga struttura situata al polo nord del pianeta, osservata già dalle missioni Pioneer alla fine degli anni ‘70. Da quelle prime osservazioni, le missioni passate rapidamente per Venere (come Galileo e Cassini) non hanno potuto studiare queste strutture atmosferiche in dettaglio. Fino al 2006, anno in cui Venus Express è entrata in orbita intorno al pianeta, evidenziando le analogie dinamiche dei due uragani ai poli del pianeta. Le innovazioni tecnologiche apportate da Venus Express e in particolare dallo strumento VIRTIS sono fondamentali nell’evoluzione della nostra conoscenza del fenomeno. Racconta Piccioni: “E’ vero che oltre 25 anni fa il polo venusiano è stato studiato dalla missione Pioneer Venus, come conferma una immagine storica prodotta in quegli anni dalla missione. Bisogna tener presente però, che per realizzare quella singola immagine è stato necessario utilizzare tutti i dati raccolti in due o tre mesi di missione. Pioneer ha dovuto limitarsi a rappresentare un comportamento medio del vortice, identificandone la morfologia grazie a una immagine mediata nel tempo. VIRTIS oggi riesce a realizzare immagini in pochi secondi o minuti, studiando così le mutazioni del vortice nell’arco di una stessa giornata. Inoltre riusciamo a realizzare delle immagini con risoluzione spaziale molto più elevata, risolvendo anche i dettagli all’interno del vortice, cosa che non era mai stata fatta in precedenza. Infine, utilizzando le diverse lunghezze d’onda dell’infrarosso, VIRTIS è in grado di osservare separatamente i diversi piani dell’atmosfera, studiando come variano la morfologia e la temperatura atmosferica alle diverse altitudini, su scala di diverse decine di km di altezza. Dando così una istantanea dettagliata a 4 dimensioni del vortice polare nel tempo e nello spazio.”
Ovviamente, questo non esaurisce i molti misteri del pianeta rimasti da approfondire e su cui la missione Venus Express sta contribuendo a far luce. Chiediamo a Piccioni di segnalarci la sua “Top 3”, e primo tra tutti il ricercatore cita la presenza di vulcanismo sul pianeta. “Abbiamo visto delle zone hot spots in cui sembra essere presente lava recente in termini geologici, cioè non piu vecchia di qualche centinaia di migliaia di anni. Ma c’è vulcanismo oggi, nascosto dalla densissima coltre di nubi venusiane? In maniera indiretta, oggi vediamo una variazione nell’atmosfera con cicli periodici dei ‘gas di scarico’ dei vulcani venusiani (in particolare l’anidride solforosa). Cosa che attribuiamo a un vulcanismo in atto, anche se ad oggi stiamo ancora cercando, a causa della difficoltà osservativa, prove dirette di questo fenomeno”.
Il secondo mistero identificato da Piccioni è il perché della superrotazione dell’atmosfera, che si muove 60 volte più velocemente del pianeta solido sottostante. “Considerando che l’atmosfera venusiana è molto densa, soltanto 10000 volte piu leggera di tutto il pianeta e 100 volte piu pesante dell’atmosfera terrestre, ci chiediamo quali siano i meccanismi che riescono a sostenere una tale potenza di rotazione.” Infine, ultimo tra i misteri che Venus Express continuerà a porsi, l’identificazione del composto chimico nell’atmosfera del pianeta che possa essere ritenuto responsabile dell’assorbimento della luce ultravioletta. “Sulla Terra, il principale responsabile di questo assorbimento è l’ozono. Su Venere, l’ozono è stato visto in quantità piccole e ad altitudini non sospette. Non sembra essere il responsabile dell’assorbimento della luce ultriavoletta osservato. Finora, non c’e nulla nell’atmosfera venusiana a cui riusciamo ad imputare questo fenomeno”. In altre parole, nonostante gli enormi risultati raggiunti, la comunità scientifica di Venus Express non ha ancora esaurito gli argomenti su cui indagare.
Immagini del polo sud di Venere riprese da Mariner (a sinistra) e Pioneer Venus, rispettivamente nei primi anni ’70 e primi ’80 (NASA)