All’origine dell’evoluzione catastrofica di Venere

Fra le tre candidate rimaste in corsa per la selezione M5 dell’Agenzia spaziale europea (Esa), EnVision è l’unica missione che riguarda il Sistema solare, e in particolare il secondo pianeta: Venere. Il suo obiettivo è lo studio dell’attività geologica in corso su Venere, nonché il suo rapporto con l’atmosfera. Con un occhio alla Terra: le condizioni oggi presenti su Venere possono infatti dirci qualcosa su ciò a cui potrebbe andare incontro il nostro pianeta in caso di aumento vertiginoso dell’effetto serra.

Per questa terza e ultima puntata dello speciale di Media Inaf dedicato alle tre proposte – le altre due sono Theseus e Spica – in gara per la selezione Esa, abbiamo intervistato Lorenzo Bruzzone dell’Università di Trento, membro del core team di EnVision e responsabile di uno degli strumenti della missione, il SubSurface Radar Sounder.

Benché venga spesso definito la “sorella della Terra”, in realtà sappiamo che Venere è del tutto inabitabile, molto più inospitale di Marte. Perché mai dovremmo investire oltre mezzo miliardo di euro per conoscerlo meglio?

«Il punto cruciale è proprio capire perché Venere abbia avuto un’evoluzione così diversa dalla Terra. Viene chiamato “pianeta gemello” di quello terrestre, è vero, però ha avuto un’evoluzione completamente differente. Oggi sappiamo che Venere ha una temperatura superficiale superiore a 450 gradi, ha un’atmosfera molto densa, con la presenza di gas tossici… Insomma, condizioni molto diverse da quelle che incontriamo qui sulla Terra – anche se Venere si trova in una posizione confrontabile rispetto al Sole, e ha dimensioni simili a quelle della Terra. Quindi quello che vogliamo approfondire sono le ragioni per cui Venere ha avuto un’evoluzione così diversa».

A cosa può servire?

«È importante per capire in che modo le condizioni iniziali dello stato di un pianeta, che probabilmente erano simili per Venere e per la Terra, influiscano sulla sua evoluzione. E quanto una serie di fenomeni dinamici legati alla geologia, alla presenza di vulcani, eccetera possano modificare il destino di un corpo celeste. È fondamentale dal punto di vista scientifico, non solo per comprendere meglio le cause che guidano l’evoluzione, ma anche, ad esempio, per decifrare meglio cosa ci dobbiamo aspettare sui pianeti extrasolari. È in corso un’attività intensissima dedicata alla ricerca di pianeti che abbiano condizioni al contorno analoghe a quelle terrestri. Quello che si fa è stimare la distanza di un pianeta dal suo sole, le sue dimensioni, e le relative condizioni al contorno per riuscire a ottenere indizi sulla presenza di corpi planetari che si avvicinino al nostro e quindi siano potenzialmente abitabili. Capire perché la storia di Venere abbia seguito una strada diversa da quella della Terra ci consentirà di interpretare meglio tutti questi dati e di guidare gli studi in corso sugli esopianeti. L’utilità di EnVision va dunque molto oltre il fatto di studiare “semplicemente” Venere, che peraltro è fondamentale di per sé, visto che è un pianeta che conosciamo assai meno di quanto non conosciamo Marte».

E chi invece si occupa di climatologia terrestre, potrà essere interessato ai risultati di EnVision?

«L’enorme interesse e l’importanza che i cambiamenti climatici e il clima suscitano in questo periodo storico sono legati in modo significativo agli studi che verranno condotti nell’ambito di EnVision: in fin dei conti, semplificando molto, quello che probabilmente ha portato Venere alle condizioni attuali è una sorta di intenso effetto serra: un’atmosfera molto densa e ricca di gas – di acido solforico, di ossido di carbonio – che in qualche modo ha generato questa situazione estrema. È indubbio che capire meglio le condizioni che hanno fatto evolvere Venere nella direzione “sbagliata” possa essere di enorme importanza per aumentare la comprensione e la consapevolezza di come potrebbero andare le cose sulla Terra».

Dal punto di vista strettamente tecnologico, a una prima lettura EnVision dà l’impressione di una missione non molto innovativa. Gli strumenti che trasporta sembrano simili a quelli già visti in azione, magari anche con nomi diversi, in altre missioni spaziali – e se fosse così sarebbe anche un vantaggio, perché ridurrebbe moltissimo i rischi. Cosa c’è di tecnologicamente innovativo, a bordo di EnVision?

«È vero che non svilupperemo strumenti concettualmente nuovi, ma alcuni strumenti del payload non sono mai stati utilizzati su Venere e altri avranno caratteristiche nuove e tecnologicamente molto più evolute rispetto a strumenti impiegati in passato. In questo modo si aumenterà notevolmente la capacità di acquisire conoscenza sul pianeta. Due degli strumenti principali sono di tipo radar: un Sar (Synthetic Aperture Radar, radar ad apertura sintetica) per l’acquisizione di immagini della superficie e un radar sounder per effettuare misure sottosuperficiali. Il Sar è ad alta risoluzione e ci permetterà di mappare, su scala regionale, la superficie con una risoluzione molto più alta di quella ottenuta nella missione Magellano, che aveva mappato la superficie con un livello di dettaglio molto limitato: EnVision raggiungerà una risoluzione di 30 metri, a livello regionale, e potrà arrivare a un metro in alcune zone di particolare interesse per comprendere a fondo e svelare le molte incognite che abbiamo sulla natura geologica della superficie venusiana. Tra l’altro per la prima volta in ambito planetario faremo anche interferometria radar differenziale, e questo è un aspetto di notevole avanguardia».

In che senso?

«Quello che vogliamo fare è usare più acquisizioni successive, con le quali – sulla base dell’analisi dell’informazione di fase del segnale radar – non solo ricostruire la topografia ma anche gli eventuali lievi spostamenti verticali della superficie che avvengono da un’acquisizione all’altra dovuti a fenomeni prevalentemente vulcanici. Ci aspettiamo di poter arrivare – nel monitoraggio di questi cambiamenti verticali – a un dettaglio nell’ordine dei centimetri. Un compito estremamente challenging, pensando all’atmosfera venusiana. L’altro strumento radar, il radar sounder, non è invece mai stato a bordo di una missione verso Venere, e sarà dedicato a effettuare misure nel sottosuolo e ad analizzare gli strati sottosuperficiali – fino a svariate centinaia di metri di profondità. Ciò permetterà di ottenere osservazioni del tutto complementari a quelle dell’altro radar. Nel complesso, dunque, uno scenario decisamente innovativo».

Strumenti già collaudati da impiegare però in un modo e in un ambiente nuovi, dunque?

«Sì, e comunque strumenti in una versione che è molto più evoluta, visto che vogliamo raggiungere prestazioni molto più spinte, che cambiano drasticamente il tipo di scienza che si può sviluppare. Pensiamo alla sonda Magellano, quella che studiò Venere negli anni Novanta: è vero che aveva già a bordo un Sar per imaging, ma la risoluzione che avrà EnVision è di due ordini di grandezza superiore! E questo ha notevoli implicazioni sulla tecnologia che deve essere utilizzata e sui ritorni scientifici che potranno essere ottenuti».

Fa riferimento a Magellano perché è di quella missione – più che di Venus Express – che EnVision vuole raccogliere il testimone?

«Sì, perché Venus Express era molto più orientata allo studio dell’atmosfera, mentre per EnVision l’obiettivo principale è lo studio dell’attività geologica. Vogliamo rispondere alle tante domande ancora aperte sul reale stato odierno dell’attività geologica del pianeta, e tra le altre cose comprendere meglio tutto ciò che riguarda l’attività vulcanica, l’attività tettonica, le condizioni delle molte strutture presenti sulla superficie non ancora decifrate, cercare la presenza di canali di lava nel sottosuolo, capire la natura e l’origine delle tesserae e ovviamente identificare le relazioni tra tutte queste componenti. Questo ci aiuterà anche a chiarire quale sia l’interazione tra l’attività geologica e l’atmosfera. Ecco dunque che abbiamo a bordo anche una suite di spettrometri per monitorare le differenze di temperatura sulla superficie, per vedere cosa accade a livello di concentrazione di gas nell’atmosfera – soprattutto gas legati all’attività vulcanica. Queste interconnessioni stanno alla base delle motivazioni della scelta degli strumenti: strumenti destinati a studiare variabili decisamente nuove rispetto a quella che è la conoscenza attuale su Venere».

Quanta Italia c’è, in EnVison?

«L’Italia partecipa in maniera rilevante. Siamo coinvolti nel core team della missione, cioè siamo fra coloro che hanno partecipato all’ideazione di tutta la missione e partecipiamo al team scientifico di Esa che la sta sviluppando. Abbiamo poi un ruolo di primo piano nel payload. Ci sono tre strumenti principali a bordo di EnVision, più un esperimento di radioscienza. L’Italia ha la leadership e svilupperà uno dei tre strumenti: il radar sounder, quello che farà misure in profondità nel sottosuolo. È uno strumento di primaria importanza, perché sarà la prima volta che si faranno misure dirette sottosuperficiali su Venere e, quindi, si potranno ottenere risultati di enorme rilevanza scientifica. Ciò coinvolgerà svariati gruppi scientifici italiani, oltreché l’industria nazionale, e potrà consolidare il nostro ruolo guida nell’ambito di questa tipologia di strumenti».

Vedo che dovrebbe partecipare anche la Nasa. Se la missione venisse selezionata, la Nasa rinuncerebbe quindi ad altri programmi destinati a Venere – penso a proposte in fase di studio come Veritas, che a un occhio profano sembra molto simile a EnVision?

«In realtà non è detto che sia così. Veritas prevede un radar in banda X, mentre quello di EnVision è in banda S, e ha una configurazione completamente diversa, con obiettivi scientifici differenti e complementari. Pertanto le due missioni non sono mutuamente esclusive ma potenzialmente sinergiche. Tornando a EnVision, sì: la Nasa è interessata a partecipare alla missione, e anche a prendere parte alle attività legate ai singoli strumenti. In questa fase si sta esplorando in particolare la possibilità di una partecipazione allo sviluppo del Sar, ma si sta ancora lavorando per definire in modo più preciso il contributo specifico».

EnVision è una missione a guida UK. Non temete che la Brexit possa in qualche modo indebolire l’esito della selezione? O anche soltanto rendere più farraginosa la fase di sviluppo?

«No, non è quello che ci aspettiamo. La Brexit non dovrebbe avere alcun effetto significativo sull’Agenzia spaziale europea, anzi: a seguito della Brexit il Regno Unito potrebbe incrementare il suo investimento nell’Esa, proprio perché ha perso terreno sulla parte invece legata alla Commissione europea. D’altro canto, il fatto che EnVision – unica missione sul Sistema solare – sia stata preselezionata tra 25 mette in evidenza che la guida inglese non è percepita come un problema. Non dimentichiamo, inoltre, che abbiamo missioni in collaborazione con la Nasa, con i giapponesi della Jaxa, con i russi di Roscosmos… Oggettivamente, credo che collaborare con gli inglesi non potrà diventare in alcun modo un problema».

E tra voi scienziati, invece? Essendovi arrivata tra capo e collo, proprio mentre stavate preparando la proposta della missione, ne avete parlato della Brexit?

«Ovviamente ne abbiamo discusso a lungo, ma non per le implicazioni sulla missione, bensì perché anche gli scienziati inglesi del team sono rimasti totalmente sorpresi da questa situazione: nessuno di loro aveva previsto che si sarebbe potuti arrivare alla Brexit. Però, come dicevo, sui programmi dell’Esa fortunatamente non ha avuto nessun impatto, e non ci aspettiamo che ne avrà».

Torniamo all’Europa, nella sua accezione più ampia. Perché una cittadina o un cittadino europeo, potendo idealmente prender parte al processo decisionale dell’Esa, dovrebbe preferire EnVision a Spica o a Theseus?

«Sono tutte e tre missioni che ci permettono di fare passi avanti notevoli dal punto di vista della comprensione di fenomeni diversi. Riguardo a EnVision, le ragioni per sceglierla sono molteplici e legate a questioni fondamentali. Oggi siamo in una condizione in cui è indispensabile riuscire a capire meglio cosa accade, innanzi tutto ai pianeti a noi vicini. Su Marte c’è stato un investimento enorme, moltissime missioni. E ora di Marte sappiamo tantissimo e si pensa addirittura a missioni umane sul Pianeta rosso. Di Venere, invece, sorprendentemente sappiamo pochissimo. È vicino alla Terra, può essere considerato un pianeta gemello, ma la sua è stata un’evoluzione catastrofica. Capire esattamente ciò che è accaduto ci aiuterà a capire cosa potrebbe succedere alla Terra, ad individuare le variabili che potrebbero maggiormente condizionare l’evoluzione del clima terrestre. Questo è ovviamente un aspetto di enorme interesse e impatto. Ma anche avvicinarci a una comprensione migliore degli esopianeti – verso i quali sono stati e verranno fatti in futuro enormi investimenti in missioni specifiche – è cruciale: per riuscire a identificare meglio quali sono le variabili che guidano l’evoluzione di un pianeta e condizionano quindi la possibilità di ospitare forme di vita».

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Per saperne di più:

• Vai al sito web della missione (in inglese)

Guarda su YouTube l’animazione del deployment: