Venere: non solo la dea della bellezza

• 16 marzo 2020

C’è un mistero che aleggia nel sistema solare, un antico segreto a cui dobbiamo rispondere per comprendere il nostro futuro. Questo enigma si chiama Venere: la dea romana della bellezza e dell’amore, musa ispiratrice di Alessandro di Antiochia, Sandro Botticelli, Paolo Veronese, Diego Velazquez, Salvador Dalì..., feconda divinità greca (che la adoravano come Afrodite), madre di Enea capostitipe del regno di Roma.



In astronomia Venere è il secondo pianeta del sistema solare, ed è, sotto molti aspetti, un “gemello” della Terra per dimensioni e composizione (5% più piccolo con una gravità inferiore del 10%); probabilmente queste somiglianze erano più evidenti nel lontano. Tuttavia la sue condizioni attuali sono tutt’altro che paradisiache e nulla hanno a che fare con la mitologia classica: la sua atmosfera ricca di anidride carbonica con nubi di acido solforico, trattiene la radiazione infrarossa per un forte effetto serra che lo trasforma nel pianeta più caldo del sistema solare con una temperatura stabile a circa 464°C (ovvero sufficienti a fondere il Piombo). La densa atmosfera si traduce in una pressione superficiale 92 volte superiore a quella terrestre (quindi simile ai nostri fondali marini).

La sua orbita è un cerchio quasi perfetto: l’eccentricità di 0.007 fa sì che la distanza dal Sole varia di soli 1.5 Milioni di km fra l’afelio e il perielio (contro i 5 Milioni della Terra). Inoltre è anche il pianeta in assoluto, più prossimo a noi avvicinandosi durante le congiunzioni inferiori fino a soli 38.2 Milioni di km (quando la Terra si trova al perielio ovvero in Inverno). Su questo aspetto, facciamo notare nel 59% del tempo, il pianeta più vicino alla Terra sia Mercurio: infatti su base statistica, esso si trova a una distanza media inferiore a Venere, perchè ha un semiasse maggiore più piccolo e percorre più velocemente la sua orbita.

Venere impiega 225 giorni per una rivoluzione attorno al Sole con una rotazione assiale molto lenta in otto mesi, mentre il suo giorno solare, cioè il tempo impiegato che intercorre fra due albe (o tramonti) è di ben 117 giorni del nostro pianeta (record assoluto nel sistema solare; al secondo posto Mercurio con 88 giorni). Questa stranezza si spiega osservando che Venere ha un senso di rotazione retrogrado, ovvero opposto a quello orbitale: nel sistema solare quasi tutti i corpi celesti ruotano su stessi e attorno al Sole, nella stessa direzione in cui il Sole ruota su stesso (per questioni di conservazione del momento angolare della nube primordiale da cui si è generato tutto il sistema solare). Per convenzione questo senso è stato scelto antiorario: un osservatore che guarda il polo nord terrestre dall’alto vede i pianeti ruotare in tale direzione. Invece Venere, ma anche Urano, ruotano su sé stessi in senso orario e costituiscono degli esempi di rotazione retrograda: la spiegazione migliore a questa anomalia è quella che in origine avessero una rotazione di tipo diretto e che a seguito di un violento impatto siano diventati retrogradi: Venere dopo l'impatto ha mantenuto pressoché inalterato il suo asse (l’inclinazione sull’eclittica è solo 3.4°) ma avrebbe cominciato a ruotare in senso orario. Invece Urano si sarebbe ribaltato per oltre 90°, prendendo a "rotolare" su stesso lungo la sua orbita.



Essendo un pianeta interno, Venere mostra le fasi come la Luna quando osservato al telescopio: in funzione delle posizioni relative con Terra e Sole, possiamo vederla “piena” quando è in congiunzione superiore (ovvero dalla parte opposta e pertanto alla massima distanza); oppure al tramonto in fase calante (come in questo inizio 2020) allorquando percorrendo la sua orbita, si avvicina alla Terra aumentando luminosità e dimensioni apparenti (fino a una max di circa 1’). Superata la congiunzione inferiore che rappresenta il punto di minima distanza, Venere diventa un oggetto visibile al mattino e mostra una fase crescente. E’ interessante notare che, nei primi anni del XVII secolo, Galileo Galilei ne analizzò fasi e dimensioni angolari con il cannocchiale, dimostrando la correttezza dell’eliocentrismo di Niccolò Copernico, il quale ipotizzava Venere interposto tra la Terra e il Sole e rotante attorno a quest'ultimo.

Venere, dopo la Luna, è l’oggetto più luminoso del cielo notturno raggiungendo una magnitudine di -4.6; fin dall’antichità si è notato come il periodo sinodico di Venere sia di 584 giorni: questo è l’intervallo per ritornare nella stessa posizione nel cielo terrestre rispetto al Sole. Fu infatti Pitagora ad identificare nel pianeta Venere sia Lucifero, la stella del mattino (dal latino “portatore di luce”, in quanto la sua levata ad Est anticipa il sorgere del Sole), che Vespero, la stella della sera.



Venere ha un’atmosfera molto densa (96% CO2, 3.5% N2, 0.5% altri elementi volatili) che si estende oltre gli 80 km dalla superficie e che mantiene caldo il pianeta fino a fargli raggiungere al suolo la temperatura e la pressione più alta del sistema solare: le nuvole però si estendono nella parte superiore dell’atmosfera a 50 km di altezza, dove temperatura e pressione sono simili a quelle terrestri. Questo, unito al fatto che l’azoto è relativamente più abbondante a quelle quote, rende l’atmosfera superiore di Venere la zona più simile alla Terra di tutto il sistema solare! Per questo motivo, alcune agenzie spaziali ritengono plausibile entro metà secolo, esplorarla tramite dei dirigibili stabilmente posizionati alla giusta quota e che si faranno trasportare da venti capaci di raggiungere 360 km/h a quelle quote. Al suolo invece soffia una leggera brezza di pochi m/s che, a causa della incredibile densità di 65 kg/m3, modula il paesaggio come le correnti oceaniche della Terra (in allegato una foto scattata il 1° Marzo 1982 dalla sonda russa Venere 13): non sarà semplice restare in piedi se e quando passeggeremo lassù!



Qualcosa di terribile deve essere successo nel lontano passato di Venere che portò a un deterioramento delle condizioni planetarie: alcuni modelli scientifici suggeriscono che il pianeta abbia avuto per 2 miliardi di anni un clima temperato, con acqua liquida sulla superficie. Da un punto di vista astronomico, esso si trova attualmente al limite interno della zona abitabile del Sole (definita come la regione attorno a una stella all’interno della quale è possibile che una superficie planetaria possa ospitare acqua liquida). Alcuni dati ottenuti dalla sonda Magellano, hanno permesso di concludere che Venere abbia potuto avere una temperatura superficiale simile alla Terra circa 3 miliardi di anni fa con abbondanza di acqua sotto forma di oceani: un aumento di temperatura dovuto alla maggiore attività solare e all’innesco di un effetto serra esponenziale provocato da una intensa attività vulcanica, ha di fatto evaporato tutta l’acqua e accumulato in atmosfera l’anidride carbonica che non veniva più assorbita dagli oceani. Tuttora, i dati rilevati dalla sonda Europea Venus Express, mostrano che Venere sta perdendo il doppio dell’idrogeno rispetto all’ossigeno, e ciò dimostrerebbe che questi atomi derivano dalla dissociazione di molecole di acqua.

Da un punto di vista geologico, l’attività vulcanica appartiene a un recente passato: tramite i radar delle sonde inviate in orbita attorno a Venere, abbiamo individuato oltre 1600 vulcani principali con altezze che raggiungono i 5 km e diametro fino a parecchie centinaia di km: sono coperti da flussi radiali di lava con pareti molto dolci e caldere in vetta. Le bocche eruttive più piccole sono innumerevoli (100'000 o forse anche 1 milione), al punto che Venere ha più vulcani di qualsiasi altro pianeta noto: le osservazioni della Venus Express hanno individuato degli alti livelli di emissione infrarossa, molto superiori a quelle delle aree limitrofe, implicando l’esistenza di punti caldi al suolo. Inoltre nel corso degli ultimi 30 anni, analizzando anche i dati delle sonde Pioneer Venus 1 e 2, si è evidenziata una variazione nella concentrazione di diossido di zolfo nell’atmosfera superiore del pianeta con picchi di 0.4 ppm e cali di oltre la metà nel giro di pochi anni. La chiave di ciò potrebbe risiedere nell’immissione di questo gas nell’atmosfera come conseguenza delle eruzioni vulcaniche: oltre alla Terra e al piccolo satellite gioviano Io, anche Venere potrebbe avere vulcani ancora in eruzione.



La corsa allo spazio fra Stati Uniti e l’Unione Sovietica stimolò, a partire dagli anni sessanta, l’invio di sonde robotiche: in totale undici sonde (tutte sovietiche tranne una) hanno effettuato un atterraggio morbido, accumulando in totale alcune ore di comunicazione dalla superficie. I primi tentativi falliti risalgono al 1961, mentre l’anno successivo, Venere fu il primo pianeta visitato da una sonda spaziale: la Mariner 2 dellla Nasa effettuò un fly-by del pianeta e per qualche settimana inviò dati scientifici. Il 1 marzo 1966 la sonda russa Venera 3 si posò sulla superficie ma venne meno la comunicazione; il 18 ottobre 1967 la Venera 4 entrò nella sua atmosfera per studiarne le caratteristiche e si schiantò al suolo; il giorno dopo (!) giunse anche la sonda americana Mariner 5 che come la gemella di cinque anni prima effettuò un altro sorvolo. Il maggior successo giunse il 15 Dicembre 1970, quando Venera 7 atterrò dolcemente e trasmise dati per 23 minuti prima di essere distrutta dalle condizioni ambientali. Successivamente, nel 1978 anche gli americani raggiunsero il pianeta con due missioni Pioneer Venus: la seconda sganciò un piccolo lander che raggiunse la superficie e trasmise dati scientifici per circa un’ora. Poi Venera 13 nel 1981 ottenne un record funzionando per circa due ore sul suolo venusiano. Venera 15 e 16 nel 1983 cartografarono il pianeta ad alta risoluzione dall’orbita. Nel 1985 Venera cedette il testimone al programma Vega, col lancio delle sonde Vega 1 e Vega 2; a distanza di cinque giorni atterrarono sul pianeta e lanciarono palloni ad elio ad un’altezza di 50 km dal suolo laddove restarono attivi per circa 50 ore percorrendo un terzo del pianeta.

Il 10 agosto  1990  la sonda Magellano  si inserì in orbita attorno a Venere e iniziò una dettagliata mappatura radar. Venne mappato il 98% della superficie con una risoluzione di circa 100m e il 95% del  campo gravitazionale . Dopo quattro anni di attività, come pianificato, la sonda affondò nell'atmosfera l'11 ottobre  1994  e fu vaporizzata.

L’11 aprile 2006 la sonda europea Venus Express entrò in orbita polare con l’obiettivo di studiare per un lungo periodo le complesse dinamiche dell’atmosfera venusiana e rimase operativa fino a dicembre 2014: l’enorme massa di dati trasmessa ci aiuterà a capire la storia evolutiva di questo pianeta travagliato. La comprensione dei suoi cambiamenti climatici è fondamentale per lo studio della Terra: oggi la comunità scientifica ritiene che Venere possa rappresentare lo stadio finale nell’evoluzione di un pianeta roccioso. In sintesi, l’evaporazione degli oceani superficiali, l’accumulo di CO2 vulcanica, il rallentamento (o la scomparsa) di movimenti tettonici hanno innescato un effetto serra esponenziale che potrebbe forse rappresentare il nostro futuro anteriore.

Al momento è attiva la sonda giapponese Akatsuki, che attraverso un travagliato sorvolo è in orbita dal dicembre 2015; inoltre tre sonde sono in viaggio nel sistema solare interno (Parker Solar Probe della Nasa, Bepi Colombo e Solar Orbiter dell’ESA) che effettuerrano in totale 17 flybys di Venere nei prossimi anni, portando a 29 il numero delle sonde che lo hanno almeno visitato a partire dal 1962.

Non ci sono in vista nuove missioni, anche se le agenzie spaziali russe e indiane stanno valutando progetti per fine decennio allo scopo di riportare un lander al suolo e proseguire lo studio dell’atmosfera con palloni aerostatici.

I tempi eroici dell’astronautica degli anni ’70 sono passati: il successo delle missioni Apollo, indusse allora la NASA a progettare una missione con equipaggio verso Venere, ovviamente mai completata. Tre uomini a bordo di un’astronave, costruita con le competenze acquisite dai viaggi sulla Luna, avrebbero effettuato, nell’estate 1974, un fly-by a 5000 km dal pianeta, rilasciando alcune sonde robotiche destinate allo studio in situ, con una durata totale della missione di ben 13 mesi durante la quale era previsto anche un “avvicinamento” a soli 50 milioni di km da Mercurio!

In conclusione, il pianeta più prossimo è anche il peggiore per le condizioni ambientali; nel passato Venere assomigliava alla Terra di oggi. Capirne l’evoluzione climatica per identificare gli eventi responsabili di questa evoluzione è la missione principale dei planetologi di tutto il mondo.