Il filosofo Nicholas Rescher una volta scrisse, "Le scoperte scientifiche sono spesso fatte non sulla base di un piano di indagine ben congegnato, ma per un colpo di pura fortuna."

Per un team di ricercatori del Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) di Laurel, Maryland, questa affermazione non potrebbe essere più vera.

Quello che è iniziato come un test per garantire gli strumenti sulla Mercury Surface della NASA, Ambiente spaziale, La sonda spaziale Geochemistry and Ranging (MESSENGER) ha funzionato correttamente, trasformandosi in una saga di 10 anni che ha portato a una scoperta casuale non correlata al pianeta bersaglio della missione, Mercurio. Riguarda Venere e la sua atmosfera.

Il team riporta il 20 aprile in Astronomia della natura che i dati raccolti fortuitamente da MESSENGER rivelano un improvviso aumento delle concentrazioni di azoto a circa 30 miglia sopra la superficie di Venere, dimostrando che l'atmosfera del pianeta non è uniformemente mescolata, come previsto. Questa scoperta sconvolge una comprensione dell'atmosfera di Venere che ha prevalso per decenni.

La storia è iniziata nel giugno 2007 quando MESSENGER ha sorvolato Venere per il suo secondo sorvolo prima di virare verso Mercurio. Le squadre di strumenti di missione hanno colto l'occasione per testare i loro dispositivi e raccogliere dati prima che il vero spettacolo iniziasse circa sei mesi dopo.

Tra i membri del team c'era David Lawrence, un fisico nucleare all'APL. Era lo scienziato dello strumento per lo spettrometro di neutroni di MESSENGER, che rileva i neutroni liberati nello spazio dai raggi cosmici che si scontrano con le molecole nell'atmosfera o nella superficie di un pianeta. Mirava a trovare i segni rivelatori di neutroni provenienti da atomi di idrogeno nelle molecole d'acqua che si sospettava (e in seguito confermate) fossero congelati nelle ombre dei crateri ai poli di Mercurio.

su Venere, però, Lawrence voleva solo raccogliere alcuni dati per verificare che lo strumento funzionasse correttamente. Un primo controllo ha mostrato che funzionava, e i dati sono stati presentati.

Ma nel 2010 Lawrence ha rivisitato quelle misurazioni, questa volta con Patrick Peplowski, un altro fisico nucleare all'APL. Nonostante 50 anni di invio di missioni robotiche su Venere, di cui 13 sonde atmosferiche o lander, molta incertezza sulla concentrazione di azoto nell'atmosfera di Venere, specialmente tra 30 e 60 miglia sopra la superficie, è rimasta.

Questo ha lasciato perplessi Peplowski e Lawrence perché l'azoto è la seconda molecola più abbondante che galleggia nell'atmosfera di Venere, dopo l'anidride carbonica.

"L'incertezza non era necessariamente solo nello strumento MESSENGER:poteva essere nell'intero pianeta, " disse Lorenzo.

Lawrence sapeva di un documento del 1962, però, che ha suggerito che la spettroscopia di neutroni potrebbe aiutare a determinare la concentrazione di azoto atmosferico di Venere. L'azoto è abbastanza bravo a pulire i neutroni sciolti, a differenza del carbonio e dell'ossigeno, che sono tra i peggiori. Quindi su Venere, il numero di neutroni rilevati da uno strumento dovrebbe dipendere dalla quantità di azoto atmosferico.

MESSENGER ha appena raccolto quelle informazioni.

La coppia ha eseguito una simulazione al computer che ha suddiviso l'atmosfera del pianeta, spessa 60 miglia, in bande in cui potevano manipolare la concentrazione di azoto e modellare realisticamente quanti neutroni sarebbero arrivati ​​​​alla navicella spaziale sopra.

Quando hanno confrontato i loro modelli con i dati MESSENGER, hanno scoperto che la migliore corrispondenza era quando l'azoto atmosferico costituiva il 5% del volume, circa 1,5 volte quella misurata più in basso nell'atmosfera. E tutti i neutroni provenivano da una regione tra circa 35 e 60 miglia sopra la superficie, esattamente dove c'era stata la maggiore incertezza.

"È stato davvero un colpo di fortuna, " ha detto Peplowski.

Il motivo per cui l'azoto aumenta a quote più elevate rimane sconosciuto. La loro scoperta ha sollevato più di qualche sopracciglio, Peplowski ha detto, ma non perché le persone siano state spazzate via.

"Molti scienziati sembravano sorpresi che questo fosse qualcosa che valesse la pena indagare, " Ha detto Peplowski. "L'idea che ci sia una maggiore concentrazione di azoto nell'atmosfera superiore rispetto a quella inferiore era al di fuori del raggio di pensiero delle persone".

Si sono imbattuti in quell'impasse prima quando cercavano di ottenere finanziamenti per completare lo studio. Al progetto sono stati negati i soldi tre volte perché considerato un vicolo cieco. I dati di cui avevano bisogno per sentirsi sicuri dei loro risultati e spingere il loro studio oltre il traguardo sono arrivati ​​per fortuna da Jack Wilson, uno scienziato APL che ha appena analizzato gli stessi dati MESSENGER per un progetto non correlato.

Dopo che il team ha presentato i risultati preliminari durante una conferenza nel 2016, l'Agenzia spaziale federale russa ha citato il loro lavoro nella sua missione Venera-D per studiare l'atmosfera e la superficie di Venere. Attualmente, due proposte di missione in esame per il Discovery Program della NASA:DAVINCI+ e VERITAS, entrambi includono scienziati APL nelle loro squadre, mirano anche a studiare l'atmosfera di Venere in modo più dettagliato.

Peplowski e Lawrence affermano che questo nuovo risultato sottolinea la cautela di cui i ricercatori hanno bisogno quando traggono conclusioni sui dati atmosferici, soprattutto con il crescente interesse per le atmosfere planetarie in altri sistemi solari.

"Stiamo ancora imparando cose fondamentali su Venere e la sua atmosfera, ed è il nostro vicino di casa, " Ha detto Peplowski. "Vale la pena dubitare che gli scienziati possano parlare con sicurezza delle atmosfere degli esopianeti che si trovano a centinaia o migliaia di anni luce di distanza".

Trarre conclusioni rigorose e convincenti richiede una vasta gamma di dati.

Ma ottenere quei dati a volte può richiedere solo un po' di fortuna.