Venus Express: Storia Geologica di Venere

Mappa topografica della superficie di Venere ottenuta grazie alle rilevazioni fatte tra il 1990 ed il 1994 dalla sonda Magellan, della NASA. Credit: NASA/JPL/USGS

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 Nonostante sia così vicino a noi, Venere è uno dei pianeti più difficili da esplorare dal punto di vista geologico. A complicare tutto è la spessissima atmosfera che blocca tutta la luce ottica. Per di più, è anche il pianeta più caldo del Sistema Solare, e questo rende inutili anche le camere ad infrarossi. L'unico modo per ottenere uno sguardo della superficie è usare dei radar, come fatto con la missione Magellan dela NASA, che ha mappato per la prima volta l'intero pianeta. Quello che è venuto fuori è un pianeta geologicamente molto complesso e misterioso, ma per riuscire a capire meglio l'evoluzione della sua superficie, quello che gli scienziati vogliono e avere l'occasione di effettuare delle analisi mineralogiche.
 
In particolare, quello che interessa è capire se quei grandi e ripidi duomi, chiamati anche tesserae, contengono materiali che sono ricchi in minerali silicei, come le rocce felsiche.
Minerali felsici più comuni sono: quarzo, muscovite, ortoclasio e plagioclasio. Le rocce felsiche più comuni sono il granito e la riolite.
Dal punto di vista chimico le rocce felsiche, avendo un elevato contenuto di SiO2 (silice) sono all'estremo opposto delle cosiddette rocce mafiche che hanno bassi contenuti di silice. In questo senso in passato, le rocce felsiche erano dette rocce acide riferendosi alla elevata percentuale di SiO2 presente.

La cosa interessante qui è che sulla Terra, la maggior parte delle rocce felsiche si formano in ambienti ricchi d'acqua. Questo li rende particolarmente interessanti per gli studi riguardo all'evoluzione planetaria.

Da quando la sonda europea Venus Express ha iniziato le sue osservazioni, gli scienziati si sono sempre concentrati molto su quella che era la sua missione principale: lo studio dell'atmosfera venusiana ed in particolare la sua interazione con il vento solare. Adesso però, grazie anche a tanti dati che si sono accumulati negli anni, è possibile usare la sonda anche per svelare qualcosa di più sulla geologia del pianeta. I canali del vicino-infrarosso della camera usata dalla sonda, e degli strumenti che compongono il VIRTIS, hanno misurato radiazione con l'intensità di 1 micron di lunghezza d'onda, che è dipendente dalla temperatura sulla superficie e da quanto le rocce riflettono il calore. Quello che importa ai geologici e quest'ultima particolare proprietà, perché rocce con differenti composizioni, rifletteranno il calore in maniera differente. Non solo, ma anche superficie con differenti caratteristiche su piccola scala, avranno proprietà termiche diverse.

Mosaico globale dei dati radar ottenuti dalla sonda Magellan, che mostrano la superficie di Venere. Notate non solo i giganteschi vulcani ma anche i canali sono riusciti a scavare su tutto il pianeta. Credit: NASA/JPL

La nuova ricerca, che è la prima di natura geologica portata avanti con i dati del VMC, è stata guidata da Alexander Basilevsky del Istituto Vernadsky per la Geochimica e la Chimica Analitica, di Mosca, Russia. Il team ha analizzato in particolare i terreni rozzi chiamati Chimon-mana Tessera e le circostanti pianure vulcaniche. Questa regione è stata scelta per lo studio con il VMC perché grazie alla sua particolare posizione vicino all'equatore, la luce solare dava meno problemi alla raccolta di dati; osservando quindi la faccia notturna di Venere, e rimanendo a latitudini basse (40° sopra e sotto l'equatore), è stato possibile fare tutti gli studi con Venere che eclissava il Sole.

Ma il Sole non era l'unico problema. Come accennato prima, con la sua temperatura media sopra i 460°C, Venere è il pianeta più caldo del Sistema Solare, e se gli scienziati volevano fare questo studio dovevano eliminare tutte le variazioni nella temperatura della superficie che potevano influire nella lunghezza d'onda di 1 micron, così che qualsiasi cambiamento rilevato potesse essere attribuito alle proprietà di emissività diversa delle rocce. In questo caso, la spessa atmosfera di Venere è stato d'aiuto, perché le temperature superficiali hanno pochissime variazioni diurne, stagionali o latitudinali proprio grazie all'uniforme diffusione della spessa coltre di nubi. Infatti sono 460°C sia al polo nord che all'equatore di Venere. Quindi le variazioni che ci sono dipendono quasi interamente dall'elevazione della superficie. QUindi gli scienziati hanno comparato le osservazioni della Chimon-mana Tessara con la vicina regione del Vulcano Tuulikki, che si trova a 10° sopra l'equatore. Entrambi i picchi hanno un'elevazione simile (0.5-1 km sopra le pianure circostanti). "Tuulikki è un vulcano basaltico e pensavamo che rappresentava un buon controllo scientifico per l'altitudine." ha spiegato Basilevsky.

In questi diagrammi, un'immagine radar (a sinistra) dell'aria studiata da Basilevsky e dal suo team, è stata ombreggiata in modo da mostrare le differenti regioni geologiche analizzate (al centro). Il terreno rozzo chiamato Chimon-mana Tessera è segnato qui con il numero 1, mentre le circostanti pianure vulcaniche sono segnate 2n e 2s. Verso nord, il vulcano Tuulikki e la sua cima più alta sono segnati con 3 e 4 rispettivamente. La foto a destra mostra l'emissività della radiazione ad 1 micron in queste regioni. Si nota una diminuzione nell'emissività presso la Tessera Chimon-mana, e sulla cima del vulcano, rispetto alle regioni circostanti. Credit: A.T. Basilevsky et al. 2012 @ 2011 Elsevier Inc

Tuttavia, questo vulcano usato per il controllo riservata una sorpresa per il team: una diminuzione non aspettata nell'emissività alla sommità del vulcano, rispetto alle pianure vicine. "Solo quando abbiamo scoperto l'emissività più bassa abbiamo guardato al vulcano con la risoluzione massima e abbiamo scoperto un duomo ripido in cima." ha spiegato Basilevsky.

La diminuzione nell'emissività, scoperta in questo duomo, è consistente con la presenza di rocce geochimicamente più evolute, come rocce felsiche. Per di più, il team ha anche scoperto una diminuzione nell'emissività del materiale sulla superficie analizzata in origine nella Chimon-mana Tessera.
Le conclusioni, che supportano la presenza di materiale felsico su Venere, sono in accorto con i precedenti studi fatti con lo strumento VIRTIS. "Anche se VIRTIS e VMC hanno punti di forza differenti, si sono complimentati a vicenda in maniera eccellente, raggiungendo una conclusione comune anche se hanno studiato regioni differenti del pianeta." ha spiegato Hakan Svedhem, scienziato del progetto Venus Express, della ESA. Il team ha spiegato anche che le loro scoperte non sono compromesse dal fatto che il vulcano si è dimostrato non essere un gran che come regione per il controllo per gli effetti dell'altitudine, dato che la composizione gioca chiaramente un ruolo più importante.
"I venti dovrebbero essere più forti ad altitudini più alte, soffiando via i granelli più piccoli e lasciando dietro il materiale più comune, che mostra un'emissività maggiore. Quindi gli effetti dell'elevazione, se ci sono, dovrebbero portare ad un aumento nell'emissività." ha spiegato Eugene Shalygin, del Max Planck Institute per la Ricerca sul Sistema Solare, di Katlenburg-Lindau, Germania. "Tuttavia, abbiamo rivelato una diminuzione dell'emissività alla CImon-mana Tessera ed in cima al vulcano, e questo può essere causato da una differenza nella composizione mineralogica."

Frammento di una foto della superficie di Venere ottenuta da una delle pochissime sonde che abbiamo mandato e sono sopravvissute per abbastanza da rimandare dati: Venera 14. Credit: Roscosmos

Non è ancora detto comunque che, se le rocce falsiche ci sono davvero su Venere come indicato da questi primi studi, siano state create dagli stessi processi ricchi di acqua, presenti sulla Terra. Anche se questa rimane comunque una possibilità eccitante. "Questo non è l'unico metodo per formare materiali felsici, ma i geologi planetari, come me, sono ansiosi di scoprire più similitudini tra Venere e Terra" ha spiegato Basilevsky. Tuttavia, ha anche indicato che il vulcano Tuulikki, che ha mostra la diminuzione nell'emissività alla sua sommità, si è formato in un periodo geologico più tardi di Venere, dove non potevano esserci oceani sul pianeta. "Se ci sono materiali felsici sulla cima di Tuulikki, allora queste particolari rocce chiaramente si sono formate senz'acqua. "

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