Scritto: Giovedì, 28 Gennaio 2021 05:38 Ultima modifica: Giovedì, 28 Gennaio 2021 16:09

Venere: niente fosfina, solo anidride solforosa


Un nuovo modello rivisita e reinterpreta il rilevamento della fosfina su Venere. I risultati sono ora in preprint su arXiv ed accettati per la pubblicazione dal The Astrophysical Journal.

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Venere: niente fosfina, solo anidride solforosa Jaxa Isasakatsuki Project Team

A settembre 2020 un gruppo di ricercatori, guidato dalla professoressa Jane Greaves dell'Università di Cardiff, aveva annunciato di aver rilevato la firma della fosfina nell'atmosfera di Venere. Il rilevamento era addirittura basato su una doppia rilevazione, con il James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) e l'Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA).
L'atmosfera terrestre contiene piccole quantità di fosfina può essere solo di origine antropica o microbica. Per cui aver individuato il gas su un altro pianeta roccioso del nostro Sistema Solare ha creato non poche discussioni. Queste sono proseguite a colpi di paper.  Alcuni gruppi hanno supportato la scoperta, per esempio analizzando i database delle vecchie missioni ma altri studi indipendenti sono arrivati a conclusioni completamente diverse. Un gruppo non è riuscito a trovare prove di fosfina né nei dati JCMT, né in quelli ALMA, suggerendo che il segnale della fosfina potrebbe essere attribuito all'anidride solforosa, che genera una linea spettrale nello stesso punto. Analogamente, un'altra analisi indica che l'eccessiva matematica applicata ai dati per rimuovere il rumore avrebbe introdotto spurie e falsi segnali scambiati per fosfina.
A tutto questo brusio, Greaves e colleghi avevano risposto con un secondo documento più cauto, in cui i risultati venivano definiti "provvisori" ed i dati ridimensionati: la fosfina su Venere c'è ma molto meno di quanto calcolato inizialmente.

Adesso il nuovo studio mostra che l'anidride solforosa, non solo può spiegare le rilevazioni precedenti ma è anche più coerente con ciò che sappiamo sull'atmosfera del pianeta e sul suo ambiente chimico punitivo (che include nuvole di acido solforico). Inoltre, i ricercatori dimostrano che il segnale iniziale non ha avuto origine nello strato di nubi ma molto al di sopra di esso, in una fascia superiore dell'atmosfera dove le molecole di fosfina verrebero distrutte in pochi secondi. Ciò supporta, ancora una volta, l'ipotesi che non doveva trattarsi di fosfina ma di anidride solforosa.
"Invece della fosfina nelle nuvole di Venere, i dati sono coerenti con un'ipotesi alternativa: stavano rilevando anidride solforosa", ha detto la coautrice Victoria Meadows, professoressa di astronomia dell'Università di Washington. "L'anidride solforosa è il terzo composto chimico più comune nell'atmosfera di Venere e non è considerato un segno di vita".

Hanno partecipato alla ricerca, guidata dall'Università di Washington, anche scienziati del Jet Propulsion Laboratory della NASA, del NASA Goddard Space Flight Center, del Georgia Institute of Technology, del NASA Ames Research Center e dell'Università della California.

 

Quella rilevazione a 266,9445 GHz

Ogni composto chimico assorbe lunghezze d'onda uniche dello spettro elettromagnetico, che include onde radio, raggi X e luce visibile. Gli astronomi usano le onde radio, la luce e altre emissioni dai pianeti per conoscere la loro composizione chimica ed altre proprietà.

Nel 2017, utilizzando il JCMT, il team di Greaves scoprì una caratteristica nelle emissioni radio di Venere a 266,94 GHz (o 1,123 mm), dove sia la fosfina che l'anidride solforosa lasciano un'impronta. Quindi, nel 2019 la stessa squadra eseguì osservazioni di follow-up con ALMA. Queste portarono alla conclusione che i livelli di anidride solforosa su Venere erano troppo bassi per rendere conto del segnale a 266,94 GHz il quale, quindi, doveva provenire dal gas fosfina tra i 50 ed i 60 chilometri di quota, dove le condizioni ambientali sono più miti. Successivamente, si scoprì però che ALMA aveva identificato un errore nel suo sistema di calibrazione producendo uno spettro di Venere con molto rumore.

Nel nuovo studio i ricercatori hanno iniziato modellando le condizioni all'interno dell'atmosfera di Venere, utilizzandola come base per interpretare in modo completo le caratteristiche che erano state viste e non viste nei set di dati JCMT e ALMA.
"Questo è noto come un modello di trasferimento radiativo e incorpora dati di diversi decenni di osservazioni di Venere da più fonti, inclusi osservatori qui sulla Terra e missioni di veicoli spaziali come Venus Express", ha detto l'autore principale Andrew Lincowski, un ricercatore con il Dipartimento di Astronomia dell'Università di Washington.

In sostanza, il team ha utilizzato quel modello per simulare segnali da fosfina e da anidride solforosa nei diversi livelli dell'atmosfera di Venere e come questi segnali sarebbero stati rilevati da JCMT ed ALMA nelle loro configurazioni del 2017 e del 2019. In base alla forma del segnale a 266,94 GHz raccolto dal JCMT, l'assorbimento non proveniva dallo strato di nubi di Venere, riferisce il team. Invece, la maggior parte del segnale osservato aveva origine a circa 80 chilometri o più sopra la superficie, nella mesosfera di Venere. A quell'altitudine, sostanze chimiche aggressive e radiazioni ultraviolette distruggerebbero le molecole di fosfina in pochi secondi.
"La fosfina nella mesosfera è ancora più fragile della fosfina nelle nuvole di Venere", ha detto Meadows. "Se il segnale JCMT provenisse dalla fosfina nella mesosfera, per tenere conto della forza del segnale e della durata inferiore al secondo del composto a quell'altitudine, la fosfina dovrebbe essere consegnata alla mesosfera circa 100 volte più velocemente dell'ossigeno pompato nell'atmosfera terrestre dalla fotosintesi ".

I ricercatori hanno anche scoperto che i dati di ALMA probabilmente sottostimavano in modo significativo la quantità di anidride solforosa nell'atmosfera di Venere.
"La configurazione dell'antenna di ALMA al momento delle osservazioni del 2019 ha un effetto collaterale indesiderato: i segnali dei gas che possono essere trovati quasi ovunque nell'atmosfera di Venere, come l'anidride solforosa, risultano più deboli dei gas distribuiti su scala più piccola", ha detto il coautore Alex Akins, ricercatore presso il Jet Propulsion Laboratory. Questo fenomeno, noto come diluizione della riga spettrale, ha portato ad una sottostima della quantità di anidride solforosa osservata da JCMT.
"Hanno dedotto una bassa rilevazione di anidride solforosa a causa di quel segnale artificialmente debole da ALMA", ha aggiunto Lincowski. "Ma i nostri modelli suggeriscono che i dati ALMA diluiti sarebbero stati comunque coerenti con le quantità tipiche o addirittura maggiori di anidride solforosa su Venere, il che potrebbe spiegare completamente il segnale JCMT osservato".

"Quando questa nuova scoperta è stata annunciata, la bassa abbondanza di anidride solforosa riportata era in contrasto con ciò che già sappiamo su Venere e le sue nuvole", ha detto Meadows. "Il nostro nuovo lavoro fornisce un quadro completo che mostra come quantità tipiche di anidride solforosa nella mesosfera di Venere possano spiegare sia le rilevazioni del segnale, sia le non rilevazioni, nei dati JCMT e ALMA, senza la necessità di fosfina".

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Elisabetta Bonora

Nella vita lavorativa mi occupo di web, marketing e comunicazione, digital marketing. Nel tempo libero sono un'incontenibile space enthusiast e mamma di Sofia Vega.
Mi occupo di divulgazione scientifica, attraverso questo web, collaborazioni con riviste del settore e l'image processing delle foto provenienti dalle missioni robotiche. Appassionata di astronomia, spazio, fisica e tecnologia, affascinata fin da bambina dal passato e dal futuro. Nel 2019 è uscito il mio primo libro "Con la Cassini-Huygens nel sistema di Saturno".
Amo le missioni robotiche inviate 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!

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