Gli scienziati hanno utilizzato Venus Express dell'ESA per caratterizzare per la prima volta i modelli di vento e nubi superiori sul lato notturno di Venere, con risultati sorprendenti.

Lo studio mostra che l'atmosfera sul lato notturno di Venere si comporta in modo molto diverso da quella sul lato del pianeta rivolto verso il Sole (il "lato diurno"), esibendo tipi di cloud inaspettati e mai visti prima, morfologie, e dinamiche, alcune delle quali sembrano essere collegate a caratteristiche sulla superficie del pianeta.

"Questa è la prima volta che siamo stati in grado di caratterizzare come l'atmosfera circola sul lato notturno di Venere su scala globale, " afferma Javier Peralta della Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), Giappone, e autore principale del nuovo studio pubblicato sulla rivista Astronomia della natura . "Mentre la circolazione atmosferica sul lato diurno del pianeta è stata ampiamente esplorata, c'era ancora molto da scoprire sul lato notturno. Abbiamo scoperto che i modelli di nuvole sono diversi da quelli sul lato diurno, e influenzato dalla topografia di Venere."

L'atmosfera di Venere è dominata da forti venti che vorticano intorno al pianeta molto più velocemente di quanto non ruoti Venere stessa. Questo fenomeno, noto come "super-rotazione", vede i venti venusiani ruotare fino a 60 volte più velocemente del pianeta sottostante, spingendo e trascinando le nuvole all'interno dell'atmosfera mentre vanno. Queste nuvole viaggiano più velocemente al livello superiore delle nuvole, circa 65-72 km sopra la superficie.

"Abbiamo trascorso decenni a studiare questi venti super rotanti monitorando come si muovono le nuvole superiori sul lato diurno di Venere:questi sono chiaramente visibili nelle immagini acquisite alla luce ultravioletta, " spiega Peralta. "Tuttavia, i nostri modelli di Venere restano incapaci di riprodurre questa super rotazione, il che indica chiaramente che potremmo perdere alcuni pezzi di questo puzzle.

"Ci siamo concentrati sul lato notturno perché era stato poco esplorato; possiamo vedere le nuvole superiori sul lato notturno del pianeta attraverso la loro emissione termica, ma è stato difficile osservarli correttamente perché il contrasto nelle nostre immagini a infrarossi era troppo basso per raccogliere abbastanza dettagli".

Il team ha utilizzato il Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer (VIRTIS) sulla navicella spaziale Venus Express dell'ESA per osservare le nuvole nell'infrarosso. "VIRTIS ci ha permesso di vedere correttamente queste nuvole per la prima volta, permettendoci di esplorare ciò che i team precedenti non potevano e abbiamo scoperto risultati inaspettati e sorprendenti, "aggiunge Peralta.

Piuttosto che catturare singole immagini, VIRTIS ha raccolto un "cubo" di centinaia di immagini di Venere acquisite simultaneamente a diverse lunghezze d'onda. Ciò ha permesso al team di combinare numerose immagini per migliorare la visibilità delle nuvole, e vederli con una qualità senza precedenti. Le immagini VIRTIS rivelano così fenomeni sul lato notturno di Venere mai visti prima sul lato diurno.

I migliori modelli di come si comporta e circola l'atmosfera di Venere, noti come modelli di circolazione globale (GCM), prevedere che la super-rotazione si verifichi più o meno allo stesso modo sul lato notturno di Venere come sul lato diurno. Però, questa ricerca di Peralta e dei suoi colleghi contraddice questi modelli.

Anziché, la super rotazione sembra essere più irregolare e caotica sul lato notturno.

Le nubi superiori del lato notturno formano forme e morfologie diverse da quelle che si trovano altrove:grandi, ondulato, irregolare, irregolare, e modelli simili a filamenti, molti dei quali sono invisibili nelle immagini diurne e sono dominati da fenomeni immobili noti come onde stazionarie.

Le proprietà 3-D di queste onde stazionarie sono state ottenute anche combinando i dati VIRTIS con i dati radioscientifici dell'esperimento Venus Radio Science, o Vera, anche su Venus Express.

Un legame tra il movimento atmosferico e la topografia è stato già spiato su Venere, anche se di giorno; in uno studio dello scorso anno, i ricercatori hanno scoperto che i modelli meteorologici e le onde in aumento sul lato diurno di Venere sono direttamente collegati alle caratteristiche topografiche sulla superficie.

"È stato un momento emozionante quando ci siamo resi conto che alcune delle caratteristiche del cloud nelle immagini VIRTIS non si muovevano insieme all'atmosfera, " dice Peralta. "Abbiamo avuto un lungo dibattito sul fatto che i risultati fossero reali, finché non ci siamo resi conto che un'altra squadra, guidato dal co-autore Dr. Kouyama, aveva anche scoperto in modo indipendente nuvole stazionarie sul lato notturno usando l'Infrared Telescope Facility (IRTF) della NASA alle Hawaii! Le nostre scoperte sono state confermate quando la navicella spaziale Akatsuki di JAXA è stata inserita in orbita attorno a Venere e ha immediatamente individuato la più grande onda stazionaria mai osservata nel Sistema Solare sul lato diurno di Venere".

Questa scoperta solleva sfide per i modelli esistenti di onde stazionarie. Ci si aspettava che tali onde fossero formate da venti di superficie che interagiscono con ostacoli come elevazioni superficiali:una montagna, Per esempio. Però, precedenti missioni russe che coinvolgono lander hanno misurato venti di superficie su Venere che potrebbero essere troppo deboli per essere vero.

Inoltre, l'emisfero sud del pianeta (dove è stato osservato VIRTIS) è generalmente piuttosto basso in elevazione, e, più misteriosamente, le onde stazionarie sembrano mancare nei livelli di nubi intermedi e inferiori di Venere (fino a circa 50 km sopra la superficie).

"Ci aspettavamo di trovare queste onde nei livelli inferiori perché le vediamo nei livelli superiori, e abbiamo pensato che si levassero attraverso la nuvola dalla superficie, " afferma il coautore Ricardo Hueso dell'Università dei Paesi Baschi di Bilbao, Spagna. "Sicuramente è un risultato inaspettato, e avremo tutti bisogno di rivisitare i nostri modelli di Venere per esplorarne il significato".

L'effetto della topografia sulla circolazione atmosferica rimane poco chiaro tra i modellisti climatici; molti modelli mostrano che l'inclusione o l'omissione della topografia superficiale fa la differenza nel comportamento risultante visto nell'atmosfera di Venere, ma non mostrano modelli meteorologici persistenti legati alla topografia.

"Questo studio sfida la nostra attuale comprensione dei modelli climatici e, nello specifico, la super rotazione, che è un fenomeno chiave visto su Venere, "dice Håkan Svedhem, Scienziato del progetto ESA per Venus Express. "Inoltre, dimostra il potere di combinare dati provenienti da più fonti diverse, in questo caso, dati di telerilevamento e radio-scienza da VIRTIS e VeRa di Venus Express, integrato da osservazioni a terra da SpeX di IRTF. Questo è un risultato significativo per VIRTIS e per Venus Express, ed è molto importante per la nostra conoscenza di Venere nel suo insieme."