Su Venere si respira ossigeno, almeno nella zona dove sono presenti le nuvole alte

L'ossigeno atomico è un composto chiave nella mesosfera e nella termosfera di Venere, nella regione di transizione tra i due modelli di circolazione atmosferica dominanti: il flusso retrogrado sotto i 70 km e il flusso sopra i 120 km di altitudine.

Tuttavia, i metodi di rilevamento passati e attuali sono indiretti e si basano su misure di altre molecole in combinazione con modelli fotochimici. Fino a poco tempo fa, il rilevamento diretto dell'ossigeno atomico sia sul lato diurno che su quello notturno di Venere era possibile misurando la sua transizione dallo stato fondamentale a quello più energetico.

L'ossigeno atomico si concentra ad altitudini di circa 100 km con una densità massima sul lato diurno, dove viene generato dalla fotolisi di anidride carbonica e monossido di carbonio. Questo metodo permette di studiare in dettaglio l'atmosfera venusiana nella regione compresa tra i due modelli di circolazione atmosferica.

Secondo i risultati di un progetto congiunto tra la NASA e il Centro Aerospaziale Tedesco, pubblicati su Nature Communications, utilizzando un telescopio a infrarossi sull'osservatorio aviotrasportato (SOFIA), è stata rilevata la presenza di ossigeno atomico durante il giorno venusiano, rivelando nuove informazioni sulla dinamica della sua atmosfera.

La dea dell'amore

Venere è di particolare interesse per gli scienziati perché ha molto in comune con la Terra, ma è anche significativamente diverso. I pianeti hanno massa, composizione chimica e densità simili.

La differenza è che è coperto da spesse nubi composte principalmente da acido solforico e la sua atmosfera di anidride carbonica crea un potente effetto serra, con una temperatura superficiale estremamente elevata (circa 465 °C) e una pressione circa 93 volte superiore a quella della superficie terrestre.

Il guscio gassoso di Venere ruota molto rapidamente intorno ad esso. I venti possono spesso raggiungere una velocità di circa 700 km/h, mentre sulla Terra la velocità più alta mai registrata è stata di 372 km/h nel 1934 sul monte Washington nel New Hampshire, negli Stati Uniti.

Le ragioni delle grandi differenze tra Venere e la Terra non sono ancora del tutto note. Lo studio dell'ambiente del nostro vicino può aiutare a comprenderlo meglio. I ricercatori prestano particolare attenzione all'ossigeno atomico.

L'ossigeno atomico su Venere

L'ossigeno che respiriamo sulla Terra è molecolare: le sue molecole sono costituite da due atomi (O₂) collegati tra loro. L'ossigeno atomico è costituito da atomi separati e indipendenti di questo elemento. Grazie alla sua attività chimica, reagisce rapidamente con altre sostanze.

Sulla Terra si trova soprattutto ad alta quota, dove si forma come risultato della decomposizione dell'ossigeno molecolare da parte della radiazione solare. Un processo simile può verificarsi su Venere. Poiché la sua atmosfera contiene principalmente anidride carbonica (CO₂), la luce solare provoca la scissione delle sue molecole in ossigeno atomico e monossido di carbonio.

Quando Venere passa dal lato notturno a quello diurno, queste sostanze si ricombinano in molecole di CO₂, provocando la comparsa del bagliore del pianeta nel buio. L'ossigeno atomico è stato scoperto come parte di questo processo, ma la sua presenza durante il giorno è una nuova scoperta.

Scoperta con Sofia

I ricercatori, guidati dal fisico Heinz-Wilhelm Hübers del Centro aerospaziale tedesco (DLR), hanno analizzato i dati provenienti da 17 punti diversi del pianeta, tra cui il lato diurno e quello notturno, nonché il terminatore, la linea di transizione tra luce e buio, utilizzando il telescopio a infrarossi dell'osservatorio aereo (SOFIA).

In tutti questi punti, il team ha scoperto l'ossigeno atomico, la cui concentrazione ha raggiunto un picco ad un'altitudine di circa 100 km. Ciò corrisponde a un'altitudine compresa tra i due principali modelli di circolazione atmosferica: il forte flusso super-rotante in senso antiorario al di sotto dei 70 km e il flusso da sub-solare ad anti-solare nell'alta atmosfera al di sopra dei 120 km.

La scoperta indica che l'ossigeno atomico può essere una risorsa importante per gli studi futuri dell'atmosfera di Venere, soprattutto nelle zone di transizione tra i due modelli di circolazione.

Le future osservazioni, in particolare in prossimità dei punti antisolari e sub-solari, nonché a vari angoli di incidenza della luce solare, forniranno maggiori dettagli su questa regione e aiuteranno le future missioni spaziali su Venere.

Insieme alle misure del contenuto di ossigeno atomico nelle atmosfere della Terra e di Marte, questi dati contribuiranno a migliorare la nostra comprensione delle differenze tra le atmosfere terrestri e venusiane.