Le prossime missioni di Venere ci parleranno di mondi abitabili altrove

NASA/Jet Propulsion Laboratory-Caltech e NASA

Quando c'erano le missioni DAVINCI+ e VERITAS su Venere dato il via libera dalla NASA la scorsa settimana , la comunità scientifica è rimasta sbalordita. La maggior parte si aspettava che la NASA, che non aveva lanciato una missione dedicata su Venere in 30 anni, avrebbe inviato almeno una missione sul secondo pianeta dal sole entro la fine del decennio. Due missioni, tuttavia, hanno lasciato a bocca aperta tutti.

Forse la NASA ha previsto qualcosa su cui stiamo solo concentrando la nostra mente: DAVINCI+ e VERITAS avranno un enorme impatto non solo quando si tratta di esplorazione di Venere e del sistema solare, ma anche quando si tratta della nostra comprensione dei mondi abitabili e vitali all'esterno il nostro stesso sistema solare.

Mentre le nostre scoperte sugli esopianeti continuano ad accumularsi (e abbiamo individuato oltre 11.000 possibili esopianeti finora) dobbiamo sapere se è più probabile che un pianeta delle dimensioni della Terra assomigli alla Terra, o più probabilmente assomiglierà a Venere. Non sappiamo quale di questi risultati sia quello atteso o probabile, afferma Paul Byrne, uno scienziato planetario della North Carolina State University. E per scoprirlo dobbiamo capire molto meglio Venere.

La maggior parte degli scienziati concorderebbe sul fatto che qualsiasi esopianeta abitabile avrebbe bisogno di acqua.

Con temperature superficiali di 471 °C e pressioni superficiali 89 volte peggiori di quelle terrestri, sembra impossibile che l'acqua sia esistita una volta su Venere. Ma Venere e la Terra hanno all'incirca le stesse dimensioni, la stessa età, e la nostra migliore ipotesi è che siano fatti di materiali comparabili e siano nati con condizioni iniziali molto simili. Venere è il 30% più vicino al Sole rispetto alla Terra, il che è significativo, ma non in modo schiacciante. Eppure, dopo 4,5 miliardi di anni, questi due pianeti si sono comportati in modo molto diverso.

In effetti, ci sono prove crescenti che Venere potrebbe essere stata la dimora dell'acqua molto tempo fa. Le missioni Pioneer Venus lanciate nel 1978 hanno effettuato alcune allettanti misurazioni del rapporto deuterio-idrogeno nell'atmosfera, suggerendo che Venere avesse perso una tonnellata di acqua nel tempo. Ma non abbiamo mai avuto una vera e propria missione che potesse studiare questa storia dell'acqua su Venere, cercare antiche caratteristiche del flusso d'acqua in superficie o capire se possedesse il tipo di condizioni geologiche e climatologiche che sono essenziali per l'acqua e per le condizioni abitabili .

Potrebbero esserci stati due mondi abitabili fianco a fianco per un periodo di tempo sconosciuto nel nostro sistema solare, afferma Giada Arney, vice ricercatrice principale di DAVINCI+. Sebbene Venere sia oggi inabitabile, il fatto che possa essere stata abitabile a un certo punto significa che non era sempre destinata a un destino così infernale se le circostanze si fossero guastate un po' più favorevolmente.

E questa è una buona notizia per il modo in cui valutiamo esopianeti distanti. Guardando oltre il sistema solare, questo potrebbe anche suggerire che i pianeti abitabili sono più comuni di quanto previsto in precedenza, afferma Arney.

Ci sono due teorie principali su ciò che è successo a Venere, ed entrambe hanno implicazioni per ciò che potremmo aspettarci su altri esopianeti. Il primo, coerente con le nostre osservazioni attuali ma limitate, è che Venere è iniziata come un pasticcio caldo fin dall'inizio e non ha mai ceduto. Vedete, più un pianeta orbita attorno alla sua stella ospite, più è probabile che ruoti lentamente (o addirittura bloccato a marea dove un lato è permanentemente rivolto verso la stella, come la luna è attorno alla Terra).

I rotatori lenti come Venere generalmente hanno difficoltà a mantenere un clima globale fresco e confortevole, e per un po' si è pensato che questo fosse probabilmente ciò che ha spinto Venere a diventare calda e insopportabile. I raggi del sole hanno bombardato il pianeta con il calore e un'atmosfera ricca di vapore non si è mai condensata in acqua liquida in superficie. Nel frattempo, i gas di anidride carbonica, acqua e anidride solforosa nell'aria funzionavano come gas serra che servivano solo a intrappolare tutto quel calore. Ed è rimasto così per 4 miliardi di anni, dare o avere.

Poi c'è una nuova teoria che è stata recentemente sviluppata da Michael Way e altri al Goddard Institute for Space Studies della NASA. Quel modello mostra che se apporti alcune piccole modifiche al clima di questi pianeti, possono sviluppare forme di nubi lunghe un emisfero che affrontano costantemente la stella ospite, riflette molto calore stellare . Di conseguenza, un pianeta come Venere rimane temperato e il vapore atmosferico si condensa in oceani liquidi sulla superficie. Il lavoro di Way mostra che una volta raggiunto questo punto, il pianeta può autoregolare la sua temperatura fintanto che altri processi simili alla Terra come la tettonica a placche (che aiuta a rimuovere l'anidride carbonica dall'atmosfera) possono mitigare l'accumulo di gas serra.

È un'ipotesi complicata, piena di avvertimenti. E se Venere è la prova che i rotatori lenti possono sviluppare condizioni più abitabili, è anche la prova che queste condizioni sono fragili e potenzialmente fugaci. Le persone che accettano il modello di Way pensano che ciò che probabilmente è successo su Venere è una quantità enorme di attività vulcanica ha sopraffatto il pianeta con il carbonio e ha trasformato l'atmosfera del 96% di anidride carbonica, ignorando qualsiasi cosa la tettonica a placche di rilievo potesse fornire.

Eppure, è un'ipotesi che vale la pena testare attraverso DAVINCI+ e VERITAS, perché come sottolinea Arney, molti degli esopianeti potenzialmente abitabili che abbiamo scoperto sono rotatori lenti che orbitano attorno a stelle di piccola massa. Poiché queste stelle sono più deboli, i pianeti devono solitamente orbitarle vicino per ricevere abbastanza calore da consentire la formazione di acqua liquida. Se formano nuvole lunghe un emisfero, potrebbero essere in grado di preservare climi abitabili. L'unico modo in cui attualmente possiamo sondare se questa ipotesi ha senso è vedere prima se potrebbe essere successo su Venere.

Ma prima di poter applicare il modello di Way ad altri esopianeti, dobbiamo determinare se spiega Venere. DAVINCI+ scenderà su Venere e sonderà direttamente la chimica e la composizione dell'atmosfera, oltre a visualizzare la superficie mentre scende. Dovrebbe essere in grado di raccogliere il tipo di dati che ci aiutano a dire se Venere era davvero bagnata all'inizio della sua vita, e anche arricchire di più la sua storia climatica e se si sarebbe davvero formata una nuvola lunga un emisfero.

L'orbiter VERITAS interrogherà la geologia del pianeta, acquisendo immagini ad alta risoluzione attraverso osservazioni radar che potrebbero essere in grado di rilevare prove di terreno o morfologie create dai flussi d'acqua o dalla tettonica passata. L'obiettivo più eccitante potrebbe essere la tessera: regioni montuose fortemente deformate che si pensa siano le più antiche caratteristiche geologiche del pianeta. Se VERITAS individua le prove di antichi oceani - o per lo meno, del tipo di attività geologica che avrebbe potuto mantenere il pianeta più temperato molto tempo fa - sosterrà l'idea che altri esopianeti a rotazione lenta potrebbero raggiungere le stesse condizioni.

Pensare a come stanno insieme rende davvero una sorta di mega-missione complementare, afferma Lauren Jozwiak, una scienziata planetaria del Johns Hopkins Applied Physics Laboratory che sta lavorando alla missione VERITAS. L'idea che vorresti sia fare la mappatura geologica che il sondaggio atmosferico è stata al centro del modo in cui vorresti indagare su Venere, dice Jozwiak.

In definitiva, se Venere è sempre stata inabitabile, il motivo probabilmente ha a che fare con la sua vicinanza al sole. Quindi qualsiasi esopianeta di dimensioni simili che sia proporzionalmente vicino alla propria stella sarà probabilmente come Venere. E sarebbe meglio concentrare più indagini sugli esopianeti che sono più lontani dalle loro stelle.

D'altra parte, se Venere ha avuto un periodo di fresco prima di trasformarsi in un forno permanente, significa che dovremmo prendere sul serio gli esopianeti della zona di Venere, dal momento che potrebbero essere ancora abitabili. Suggerisce anche che fattori come la tettonica a zolle e il vulcanismo svolgano un ruolo fondamentale nella mediazione delle condizioni abitabili e dobbiamo trovare modi per indagare su queste cose anche su mondi lontani.

Più riflettiamo su ciò che DAVINCI+ e VERITAS potrebbero ottenere, più sembra che stiamo davvero sottovalutando quanto dovremmo essere entusiasti. Queste prossime missioni cambieranno completamente il modo in cui pensiamo a Venere e alla formazione planetaria in generale, afferma Jozwiak. È un momento emozionante per capire se Venere è la 'Terra di una volta e del futuro'.

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