Immagine termica a infrarossi di un campione mineralogico esposto a condizioni simili a quelle presenti su Venere. Credit : DLR/PEL(J. Helbert)

Gli scienziati stanno cercando di replicare in laboratorio l’ambiente presente su Venere, per poter interpretare meglio le osservazioni che stanno ottenendo riguardo alla superficie e l’atmosfera del nostro vicino solare. Studiare i processi ambientali in atto su Venere può aiutare molto gli astrobiologi a capire meglio i sistemi climatici della Terra e l’abitabilità dei pianeti rocciosi in generale.
Normalmente gli scienziati sono in grado di studiare l’atmosfera o superficie di un pianeta grazie ai loro spettri,che sono le diverse lunghezze d’onda della luce che riflettono o assorbono. Tuttavia, quando i ricercatori stanno cercando di studiare lo spettro di Venere, il più caldo dei pianeti presenti nel Sistema Solare, si imbattono in un grosso problema. Le sue altissime temperature e la sua pressione influenzano pesantemente i dati.

Venere e la Terra spesso vengono descritti come pianeti sorelle. Tuttavia, il secondo pianeta dal Sole,si è evoluto in una maniera totalmente diversa da quella del nostro pianeta. La superficie di Venere è molto calda, con temperature che arrivano a 480°C e con una pressione sulla superficie, che è 90 volte quella della Terra. Queste condizioni estreme creano delle grandi difficoltà agli scienziati che stanno cercando di svelare i misteri dell’atmosfera più bassa di Venere, e della sua superficie.

“Osservazioni remote della superficie e dell’atmosfera, particolarmente in lunghezze a infrarosso, ci permettono di sondare le regioni più profonde dell’atmosfera e la stessa superficie di Venere” ha spiegato Hakan Svedhem, scienziato della sonda Venus Express.


Immagine nella lunghezza vicino infrarosso dei 2.3 micrometri, che mostra i strati profondi dell'atmosfera di Venere, ottenuta dal orbiter Galielo. Le macchie più scure sono nuvole. Credit: NASA

“Sulla Terra, possiamo capire le linee spettrali di assorbimento, nell’atmosfera, cosi che possiamo calcolare i loro effetti. Tuttavia, le alte temperature e la pressione presenti su Venere rendono le osservazioni molto più complesse. Non sappiamo precisamente come modificano i dati dei spettri, quindi è impossibile interpretare i dati in maniera precisa.”

In uno sforzo per sorpassare questo problema di interpretazione, vari di di scienziati, provenienti da svariati paesi, stanno cercando di riprodurre l’ambiente estremo di Venere, per scoprire in che maniera influenza i dati che vengono rilevati dalle sonde, e da strumenti come il Visible InfraRed Thermal Imaging Spectrometer(VIRTIS) a bordo dell’orbiter della ESA, Venus Express.

Nel “Planetary Emissivity Laboratory” a Berlino, Joern Helber ed i suoi colleghi stanno cercando di scoprire proprio questo, riscaldando campioni di roccia e polvere a 500°C. Man mano che le loro temperature aumentano, i campioni iniziano a illuminarsi, all’inizio nello spettro infrarosso e poi anche in quello visibile. Dato che la relativa forza di questa luminosità a diverse lunghezze d’onda, (la sua emissività), è unica per ogni materiale, questa caratteristica può essere poi usata per identificare rocce sulla superficie del pianeta.


Immagini in infrarosso ottenute dal VIRTIS, il 25 aprile 2006, durante un volo basso del Venus Express. Le due immagini sono state fatte a lunghezze d'onda di 2.3 micron(sinistra) e 1.7 micron(destra) e mostrano una sottile struttura atmosferica sotto il blocco di nuvole che copre il pianeta. Sul fondo delle immagini si notano delle strutture a strisce, probabilmente sono indicative di un modo ondulatorio atmosferico(forse per via di forze mareali), ma la loro natura resta ancora inspiegabile. Credit: ESA/VIRTIS/Venus Express

“Le alter temperature cambiano la struttura interna dei minerali, cosi che alcuni diventano più luminosi altri più scuri” ha spiegato Helbert. “Abbiamo lavorato a questo problema per gli ultimi 3 anni, usando un apparato unico, in cui riscaldiamo i campioni dentro a delle coppe di acciaio, con un sistema di induzione del calore. Questo ci permette di arrivare molto velocemente a temperature molto alte, e tenere le temperature molto stabili. Adesso stiamo iniziano a fare delle vere misurazioni sul basalto,l’ematite, e granito, il laboratorio, cosi che potremmo poi confrontare questi dati con l’emissività rilevata da VIRTIS”.


Camera a gas contenente diossido di carbonio sotto pressioni e temperature simili a quelle presenti su Venere. Credit: INAF-IASF-Roma/PLAB

Usando queste nuove misurazioni effettuate in laboratorio, il team di Helbert spera di svelare la mineralogia e la storia della superficie di Venere, inclusa l’apparente riemersione della superficie del pianeta, grazie a enormi fuoriuscite di lava durante l’ultimo miliardo di anni.

Capire le proprietà dell’atmosfera ricca di diossido di carbonio, rappresenta invece un’altra grande sfida. I strati più bassi dell’atmosfera di venere sono come dentro ad un enorme pentola a pressione che è due volte più calda di qualsiasi forno domestico sulla Terra. La luce presente sulla superficie deve passare attraverso questi strati dell’atmosfera prima di arrivare agli strumenti della sonda Venus Express.
Il diossido di carbonio blocca gran parte della luce a infrarossi che proviene dalla superficie del pianeta, ma le proprietà ottiche del gas non sono ancora pienamente capite, specialmente a lunghezze d’onda dove il gas diventa quasi “trasparente”. Gli scienziati voglio capire come l’atmosfera assorbe la luce da sotto, e definire in maniera precisa le finestre spettrali che offrono le viste migliori dei strati bassi dell’atmosfera e della superficie. Solo poi gli astronomi saranno in grado di comprendere i più fini dettagli dello spettro rilevato, svelando cosi la natura del pianeta nascosto sotto la sua coperta di nubi e di spesso gas di sera.

Per riempire questo buco nella conoscenza, un team guidato da Giuseppe Piccioni, Investigatore Principale per lo strumento VIRTIS, sta cercandod i riprodurre le condizioni atmosferiche di Venere in laboratorio. La loro ricerca al IASF-Roma dell’Istituto Nazionale per l’Astrofisica, in Italia, comporta studi dello spettro del diossido di carbonio a temperature e pressioni simili a quelle rilevate su Venere.


La ricercatrice Stefania Stefani mentre sta studiando le proprietà ottiche del diossido di carbonio ad altissime temperature e pressione, come presenti su Venere. Credit: INAF-IASF-Roma/PLAB

“Usiamo delle piccolissime celle per campioni, piene di diossido di carbonio, che devono essere attentamente costruite per resistere alle condizioni estreme”ha spiegato Piccioni. “Usiamo in seguito spettrometri ad altissima risoluzione in modo da ottenere misurazioni molto precise dell’assorbimento della luce da parte del gas.”

L’accurato lavoro in laboratorio sta continuando, ma una volta che le finestre spettrali relativamente chiare sono state definite chiaramente e riconosciute, sarà possibile produrre dei modelli accurati, 3D della distribuzione delle temperature atmosferiche e dei gas nei strati inferiori dell’atmosfera.

Questo enorme passo avanti aprirà le porte ad una nuova dettagliata analisi delle dinamiche e la composizione dell’atmosfera,inclusa la misteriosa circolazione dei venti ogni 4 giorni, i vortici polari, e la distribuzione di acqua e altri costituenti minori.

Le pubblicazioni riguardo ad entrambe le attività sono state presentate alla conferenza COSPAR, a Bremen, in Germania, tra il 18 ed il 25 luglio, 2010.

http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=47576

Fonte: http://link2universe.wordpress.com/2010 ... boratorio/