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Su Venere, le nuvole svelano la topografia

Comportamento schematizzato delle onde di gravità in prossimità della superficie di Venere.
Comportamento schematizzato delle onde di gravità in prossimità della superficie di Venere. Crediti ESA

Usando le osservazioni della sonda Venus Express, gli scienziati hanno scoperto che la fitta coltre di nuvole che avvolge Venere, invece di nascondere il pianeta, ne mostra i dettagli topografici svelando la superficie sottostante.

Venere è notoriamente calda a causa di un effetto serra estremo che infuoca la superficie fino a 450 gradi Celsius. A livello del suolo soffia una leggera brezza e l'ambiente è poco illuminato per via della spessa coltre nuvolosa che avvolge l'intero pianeta.
Quando la osserviamo dall'alto, uno strato nuvoloso tra i 50 e i 70 chilometri di quota, spesso 20 chilometri, ne impedisce la vista. Queste nuvole sono a temperature ben più basse rispetto alla superficie, attorno ai -70 gradi Celsius, cioè più o meno come le cime nuvolose terrestri. Lo strato di nubi superiori ospita anche condizioni meteo estreme con venti che soffiano centinaia di volte più velocemente rispetto a quelli in superficie.

Queste nuvole normalmente bloccano la vista della topografia e possono essere penetrate solo con immagini radar o in infrarosso. Tuttavia, ora si è scoperto che, invece, possono essere utilizzate per svelare alcuni segreti del pianeta, una peculiarità che gli scienziati avevano già iniziato ad esplorare.

Grazie ai dati della sonda Venus Express, in particolare dalla Venus Monitoring Camera (VMC) e dallo spettrometro Spectroscopy for Investigation of Characteristics of the Atmosphere of Venus (SPICAV), è stata migliorata la nostra conoscenza climatica del pianeta, esplorando tre aspetti: quanto velocemente circolano i venti; quanta acqua è bloccata all'interno delle nuvole e quanto queste nuvole brillano in tutto lo spettro con particolare attenzione per l'ultravioletto.
"I nostri risultati hanno dimostrato che tutti questi aspetti - i venti, il contenuto di acqua e la composizione delle nuvole - sono in qualche modo collegati alle proprietà della superficie stessa di Venere", ha spiegato nel report Jean-Loup Bertaux del LATMOS (Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales) vicino a Versailles (Francia), autore principale dello studio.
"Abbiamo utilizzato le osservazioni di Venus Express che coprono un periodo di sei anni, dal 2006 al 2012".

Anche se Venere è molto secca rispetto agli standard terrestri, la sua atmosfera contiene un po' di vapore acqueo, in particolare sotto lo strato di nubi. Il team guidato da Bertaux ha analizzato in infrarosso la cima nuvolosa (a 70 chilometri di quota) per mappare la distribuzione del vapore acqueo. I risultati hanno mostrato che in una zona sopra all'equatore c'è la concentrazione maggiore. Questa area è situata proprio in corrispondenza di una catena montuosa alta 4.500 metri chiamata Aphrodite Terra (osservata recentemente anche dalla sonda giapponese Akatsuki). Il fenomeno sembra causato da una zona ricca di acqua della bassa atmosfera, costretta a risalire verso l'alto dalle montagne, tanto da ricevere l'appellativo di "fontana di Afrodite".

In parallelo, gli scienziati hanno osservato le nubi in luce ultravioletta, per tracciare la loro velocità.
I dati hanno mostrato che le nubi a valle della fontana riflettono meno luce in uv, mentre i venti sopra la regione montuosa Aphrodite Terra sono il 18 per cento più lenti che altrove.

In pratica, "quando i venti risalgono lentamente i pendii montuosi in superficie, generano ciò che conosciamo come onde gravitazionali atmosferiche. Nonostante il nome, queste non hanno nulla a che fare con le note onde gravitazionali, increspature dello spazio-tempo, ma sono un fenomeno atmosferico che spesso si genera nelle zone montuose terrestri. In parole povere, si formano quando l'aria si increspa per via della superficie accidentata sottostante. Si propagano poi verticalmente, aumentando di ampiezza fin quando si rompono sul limite superiore dello strato nuvoloso, come le onde del mare sulla costa". Quando questo accade, spingono contro i venti ad alta quota, rallentandoli, proprio rilevato sopra Aphrodite Terra, mentre riprendono le normali velocità a valle. La circolazione dei venti è responsabile del sollevamento del pennacchio di vapore acqueo, la fontana di Afrodite.

"Sappiamo da decenni che l'atmosfera di Venere ha un misterioso assorbimento in ultravioletto di cui non conosciamo ancora le cause", ha detto Bertaux. "Questa scoperta ci aiuta a capire un po' di più questo aspetto ed il suo comportamento". Inoltre, lo studio permette di migliorare i modelli generali sul clima: "questa è la prima volta che il collegamento tra topografia e circolazione dei venti è stato dimostrato chiaramente su Venere: è un risultato importante"

La sonda Venus Express ha monitorato il pianeta dal 2006 al 2014, quando si è immersa nell'atmosfera terminando la sua gloriosa missione.

Influence of Venus topography on the zonal wind and UV albedo at cloud top level: The role of stationary gravity waves [abstract]

Based on the analysis of UV images (at 365 nm) of Venus cloud top (altitude 67 ± 2 km) collected with Venus Monitoring Camera on board Venus Express (VEX), it is found that the zonal wind speed south of the equator (from 5°S to 15°S) shows a conspicuous variation (from −101 to −83 m/s) with geographic longitude of Venus, correlated with the underlying relief of Aphrodite Terra. We interpret this pattern as the result of stationary gravity waves produced at ground level by the uplift of air when the horizontal wind encounters a mountain slope. These waves can propagate up to the cloud top level, break there, and transfer their momentum to the zonal flow. Such upward propagation of gravity waves and influence on the wind speed vertical profile was shown to play an important role in the middle atmosphere of the Earth by Lindzen (1981) but is not reproduced in the current GCM of Venus atmosphere from LMD. (Laboratoire de Météorologie Dynamique)

In the equatorial regions, the UV albedo at 365 nm varies also with longitude. We argue that this variation may be simply explained by the divergence of the horizontal wind field. In the longitude region (from 60° to −10°) where the horizontal wind speed is increasing in magnitude (stretch), it triggers air upwelling which brings the UV absorber at cloud top level and decreases the albedo and vice versa when the wind is decreasing in magnitude (compression). This picture is fully consistent with the classical view of Venus meridional circulation, with upwelling at equator revealed by horizontal air motions away from equator: the longitude effect is only an additional but important modulation of this effect. This interpretation is comforted by a recent map of cloud top H2O, showing that near the equator the lower UV albedo longitude region is correlated with increased H2O. We argue that H2O enhancement is the sign of upwelling, suggesting that the UV absorber is also brought to cloud top by upwelling.

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Elisabetta Bonora

Sono una image processor e science blogger appassionata di astronomia, spazio, fisica e tecnologia, affascinata fin da bambina dal passato e dal futuro.
Dal 2009 elaboro le immagini raw delle missioni spaziali insieme a Marco Faccin ed ho creato questo blog ad agosto 2012, in occasione dello sbarco del rover Curiosity su Marte.
Per lavoro mi occupo di digital advertising, web e video analytics presso Shiny (SV – Italia) ma passo la maggior parte del tempo libero su questo sito e tra i cataloghi delle foto scattate dalle sonde e dai rover inviati nel nostro Sistema Solare "per esplorare nuovi mondi, alla ricerca di nuove forme di vita, per arrivare là dove nessuno è mai giunto prima!" ...Ovviamente, è chiaro, sono una fan di Star Trek!

Sito web: https://twitter.com/EliBonora
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