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10 Aprile 2020
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    Su Venere, per quanto poco, ci siamo “stati”, ma i dati che abbiamo non bastano a svelare i tanti enigmi che ci riserva, il principale dei quali è perché, pur avendo un passato molto simile a quelle della Terra, la sua atmosfera si è fatta così densa da renderlo di gran lunga il pianeta più caldo del Sistema solare? E su Venere allora ci vogliamo tornare, ma le sfide da superare sono ancora tante…

    Venere nasconde una quantità di informazioni che potrebbero aiutarci a capire meglio non solo la Terra ma anche gli esopianeti. Bisogna però prima riuscire a capire come resistere alle estreme condizioni ambientali del pianeta. L'immagine composita qui sopra è stata ottenuta dai dati della sonda Magellano e delle sonde Pioneer. Crediti: NASA/JPL-Caltech.

    Un paesaggio infernale, una superficie ricoperta da vulcani attivi, gigantesche fratture, alte catene montuose e una temperatura da sciogliere il piombo. Questo è quanto ci ha mostrato la sonda Magellano della NASA nella sua missione ormai 25 anni fa, quando si immerse e si vaporizzò nella densa e velenosa atmosfera del pianeta. Venere è il secondo pianeta più vicino al Sole, ma di gran lunga il più caldo. Nulla di più lontano da qualsiasi possibilità di ricerca di sostenibilità della vita, come per alcune grandi lune dei giganti gassosi, o di colonizzazione umana, come per Marte e la Luna, eppure vogliamo tornarci.

    A volerci tornare è Sue Smrekar, astrofisica planetaria del Jet Propulsion Laboratory della NASA. E ci spiega il perché: «Venere è come fosse il cmapione di controllo per la Terra. Pensiamo che siano partiti dalla stessa composizione, dalla stessa acqua e anidride carbonica. Ma hanno seguito due percorsi evolutivi completamente diversi. Ma allora, perché? Quali sono le forze chiave responsabili di queste differenze?»

    Venere, ora riscaldato dall’effetto serra, un tempo aveva infatti un clima simile a quello terrestre, con oceani dai bassi fondali e zone di subduzione. Al momento solo una sonda orbita attorno al pianeta, ed la sonda giapponese Akatsuki, chiamata così per via del suo inizio di missione travagliato, un’attesa di ben cinque anni per riuscire a inserirsi nell’orbita del pianeta dopo aver fallito il primo tentativo. In passato Venere è stato visitato, oltre che dalla sonda Magellano accennata all’inizio, anche da altre sonde americane e russe, il programma Venera e Vega 1 per i primi, le Mariner, le Pioneer e quindi la Magellano per gli americani. Nel nostro piccolo anche L’ESA ha avuto la Venus Express che ha studiato per quasi dieci anni l’atmosfera del pianeta.

    Sue Smrekar, in una immagine del 2018, pensa che tornare su Venere ci aiuterà non solo svelare importanti dettagli sull'evoluzione dei pianeti rocciosi, ma anche sulla capacità di ospitare la vita degli esopianeti. Credits: NASA/JPL-Caltech

    Ora la Smrekar lavora con il Venus Exploration Analysis Group (VEXAG), un gruppo di scienziati e ingegneri che sta studiando come tornare su Venere in base ai dati di Magellano, per rispondere proprio a quella domanda: cosa è successo al clima così surriscaldato del nostro gemello planetario e che significato ha per la vita sulla Terra?

    Le missioni che fin’ora hanno visitato il pianeta hanno spaziato da sonde in orbita, a palloni atmosferici, a lander che, anche se per molto poco, hanno raggiunto la superficie e inviato dati preziosi a terra. La temperatura e la pressione al livello del suolo sono talmente alti che delle nove sonde sovietiche che l’hanno raggiunto, quella che è durata più a lungo ha a fatica raggiunto le due ore (127 minuti per la precisione).

    Un orbiter sarebbe relativamente al salvo da queste estreme condizioni, e dall’orbita potrebbe utilizzare radar e spettroscopi nell’infrarosso per penetrare le dense nubi e monitorare i cambiamenti della superficie, cercando indizi di come l’antica presenza di acqua e l’odierna attività vulcanica abbia modellato il pianeta. La Smrekar sta lavorando ad un orbiter chiamato VERITAS: «conosciamo davvero poco della composizione della superficie di Venere. Pensiamo ci siano continenti, come sulla Terra, formatisi per via delle antiche dinamiche di subduzione. Ma non abbiamo le informazioni che servono per sostenerlo davvero».

    Ma a volerci tornare sono anche Attila Komjathy e Siddharth Krishnamoorthy, due ingegneri del JPL, che stanno invece immaginando una flotta di palloni sonda che cavalchino i venti di burrasca negli strati più alti dell’atmosfera venusiana, dove le temperature sono più miti e simili a quelle terrestri.

    «Al momento non ci sono missioni commissionate per portare un pallone su Venere, mai palloni sono un gran modo per esplorare Venere, proprio per via della densa atmosfera e superficie cosi ostile», spiega Krishnamoorthy. «Un pallone sta nel punto giusto, abbastanza vicino (alla superficie) da ottenere un sacco di cose importanti, ma anche in un ambiente molto più favorevole, dove i tuoi sensori possono sopravvivere a sufficienza da poter ottenere qualcosa di significativo».

    Un team di ingegneri del JPL testa un pallone per la rilevazione di onde sismiche dall'aria. Credits: NASA/JPL-Caltech

    L’idea è di equipaggiare i palloni con sismografi abbastanza sensibili da rilevare i terremoti della superifice sottostante, attraverso le increspature dell’atmosfera, sotto forma di onde a infrasuoni, causate dal sisma (il boato che si sente con l’arrivo delle scosse), così come accade sulla Terra ma, vista la densità dell’atmosfera venusiana, in modo ancor più intenso. Krishnamoorthy e Komjathy hanno infatti dimostrato che la tecnica è fattibile usando mongolfiere d’argento che hanno rilevato i deboli segnali da terremoti terrestri.

    Il problema semai sarebbe far fronte ai venti burrascosi degli uragani su Venere. Il pallone ideale, come ha determinato il Venus Exploration Analysis Group, dovrebbe poter controllare i suoi movimenti in almeno una direzione, e la squadra dei nostri due ingegneri non ci è andata molto distante: una schiera di piccoli palloni che cavalcano il vento attorno al pianeta a una velocità costante, restituendo i dati all’orbiter.

    Però poi, se davvero si vuole svelare ogni segreto di questo pianeta così ostile, non si può fare a meno di scendere sulla sua superficie. Quali sfide dovrebbe allora poter superare un lander venusiano? Buona parte le possiamo già immaginare, ma in fondo a sopravvivere per un paio d’ore ce l’abbiamo fatta, e un lander ancor più resistente possiamo provare a costruirlo, ma… una sfida forse meno intuitiva è quella di come alimentare il lander.
    Non ci si pensa, ma sotto una coltre così densa come quella delle nubi di Venere… la luce non passa, o ne passa molto poca, quindi impossibile immaginare una qualche forma di energia solare. D’altra parte il pianeta è troppo caldo per poter pensare di utilizzare altre forme di energia esterna: « Dal punto di vista delle temperature, è come trovarsi nel forno delle nostre cucine impostato nella modalità autopulente» scherza, nemmeno poi tanto, Jeff Hall, ingegnere della JPL che ha lavorato su prototipi di palloni e lander da mandare su Venere.

    Un rover a orologeria per studiare la superficie di Venere è un progetto "steampunk" di Jonathan Sauder, un ingegnere del JPL, che ha pensato di aggirare i problemi sofferti dall'elettronica in ambienti così caldi sostituendola con computer meccanici. Al posto di circuiti e cpu, leve e ingranaggi per fare i calcoli necessari al loro funzionamento. E per comunicare? Un altro revival dal passato: il codice Morse. Credit: NASA/JPL-Caltech

    Su un lander l’energia serve non solo a far funzionare gli strumenti, ma anche per mantenere una “temperatura di esercizio”, fuori dalla quale l’elettronica si bloccherebbe, ben prima che la sonda si distrugga. Per permettere agli strumenti di lavorare, se su Marte basta una batteria, caricata a energia solare, per tenerli un po’ al caldo, su Venere servirebbe un potere refrigerante non da poco. Secondo Hall le batterie necessarie per far funzionare un frigorifero in grado di proteggere il lander richiederebbe più batterie di quante il lander stesso potrebbe trasportare. «Non c’è speranza di poter refrigerare un lander per tenerlo al fresco. Tutto quello che si può fare, è rallentare la velocità con cui si distrugge».

    Il concetto di lander di Hall non ha passato il processo di approvazione, ma parte del suo attuale lavoro sta andando nella direzione voluta dalla NASA, che mira ad avere tecnologia in grado di sopravvivere giorni, se non settimane, in ambienti così estremi. Hall lavora con la Honeybee Robotics per sviluppare motori elettrici di nuova generazione per alimentare trapani che siano in grado di lavorare a condizioni estreme, mentre Joe Melko del JPL, sta lavorando a un progetto di campionamento pneumatico. I prototipi vengono testati nella Large Venus Test Chamber, una camera dalle pareti in acciaio riempita di anidride carbonica al 100%,  in cui vengono simulate le condizioni estreme presenti sulla superficie di Venere. Ogni test superato ci avvicinerà sempre più a superare i limiti imposti da questo inospitale pianeta.


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