I segreti di Venere

Le nuove missioni della NASA e dell'ESA mostreranno che la prima Venere aveva oceani e vita? 

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Le nuove missioni della NASA e dell’ESA mostreranno che la prima Venere aveva oceani e vita?

L’ESA e la NASA hanno deciso quest’anno di inviare non meno di tre missioni di esplorazione spaziale nel prossimo decennio sul nostro pianeta gemello, il secondo pianeta più vicino al Sole. “Venere è come la Terra in tanti modi”, spiegava Stephen Hawking. “Ha quasi le stesse dimensioni della Terra, solo un po’ più vicino al Sole. E ha un’atmosfera che potrebbe schiacciare un sottomarino“.

Le tre missioni spaziali verso Venere recentemente selezionate  – VERITAS DAVINCI e EnVision dell’ESA – porteranno strumenti scientifici per testare l’esistenza di antichi oceani su Venere. La strategia principale è stata finora osservare alcuni dei terreni meglio conservati – chiamati “tessere” – per cercare le firme spettroscopiche o morfologiche lasciate dai primi oceani“, spiega l’astronomo Martin Turbet dell’Università di Ginevra. La ricerca di Turbet si concentra sull’interfaccia tra astrofisica, scienze del clima e geofisica, in particolare su esopianeti potenzialmente simili alla Terra, ma che si sono evoluti in un modo molto diverso.

La missione VERITAS della NASA, prevista per il 2028, aiuterà a creare le prime immagini topografiche e radar globali ad alta risoluzione di Venere. DaVinci, che verrà lanciata nel 2029, sarà la prima missione statunitense ad entrare nell’atmosfera di Venere in oltre 40 anni per determinare se sia stata un tempo abitabile e per capire come è finita per diventare un incubo infernale. EnVision dell’ESA, sarà lanciata nel 2031, imbarcherà strumenti scientifici per testare l’esistenza di antichi oceani su Venere.

 

Abbiamo simulato il clima della Terra e di Venere proprio all’inizio della loro evoluzione, più di quattro miliardi di anni fa, quando la superficie dei pianeti era ancora fusa”, spiega Martin Turbet. “Le alte temperature di quel periodo significano che l’acqua era presente solo sotto forma di vapore, come in una gigantesca pentola a pressione“. Utilizzando sofisticati modelli tridimensionali dell’atmosfera, simili a quelli utilizzati dagli scienziati per simulare il clima attuale della Terra e l’evoluzione futura, il team ha studiato come si sono evolute le atmosfere dei due pianeti nel tempo e se, durante il processo, si possano essere formati oceani.

Grazie alle nostre simulazioni, siamo stati in grado di dimostrare che le condizioni climatiche non consentivano al vapore acqueo di condensarsi nell’atmosfera di Venere“, afferma Martin Turbet autore principale dello studio del 2021 condotto dall’UNIGE e dall’NCCR PlanetS per indagare sul passato di Venere per scoprire se il pianeta gemello della Terra aveva un tempo oceani.

Ciò significa che le temperature non sono mai diventate abbastanza basse perché l’acqua nella sua atmosfera condensasse in gocce di pioggia. Invece, l’acqua è rimasta in forma di vapore nell’atmosfera e gli oceani non si sono mai formati. “Uno dei motivi principali sono le nuvole che si formano preferenzialmente sul lato notturno del pianeta. Queste nubi provocano un potentissimo effetto serra che ha impedito a Venere di raffreddarsi così rapidamente come si pensava”, continua il ricercatore ginevrino.

La Terra avrebbe potuto facilmente subire lo stesso destino di Venere

Sorprendentemente, riporta lo studio dell’Università di Ginevra, le simulazioni degli astrofisici rivelano anche che la Terra avrebbe potuto facilmente subire la stessa sorte di Venere. Se la Terra fosse stata solo un po’ più vicina al Sole, o se il Sole avesse brillato così forte nella sua “giovinezza” come fa oggi, il nostro pianeta natale sembrerebbe molto diverso oggi. È probabilmente la radiazione relativamente debole del giovane Sole che ha permesso alla Terra di raffreddarsi abbastanza da condensare l’acqua che forma i nostri oceani.

Inversione del “paradosso del giovane sole debole”

Per Emeline Bolmont, professoressa all’UNIGE, membro di PlaneS e coautrice dello studio, “questo è un capovolgimento completo nel modo in cui guardiamo a quello che è stato a lungo chiamato il ‘paradosso del debole giovane sole’. È sempre stato considerato un grosso ostacolo alla comparsa della vita sulla Terra!” L’argomento era che se la radiazione del Sole fosse stata molto più debole di quella odierna, avrebbe trasformato la Terra in una palla di ghiaccio ostile alla vita. “Ma si scopre che per la giovane, caldissima Terra, questo debole Sole potrebbe essere stata in effetti un’opportunità insperata”, continua il ricercatore.

Esistenza di un gas associato alla vita dove non c’è ossigeno?

Ricerche recenti hanno rivelato che Venere potrebbe essere stata simile alla Terra per tre miliardi di anni, con vasti oceani che avrebbero potuto essere favorevoli della vita, portando alla recente speculazione che potrebbe essere stato il primo pianeta portatore di vita. Una congettura alimentata dall’annuncio nel settembre del 2020 di un gruppo internazionale di ricercatori riportato sulla rivista Nature Astronomy, che potrebbe esserci un soffio di vita nell’atmosfera di questo pianeta inospitale sotto forma di tracce di fosfina, un gas associato con la vita dove non c’è ossigeno.

Questo è ciò che accende la mia immaginazione“, dice Darby Dyar, un planetologo del Mount Holyoke College con il team di esplorazione del sistema solare della NASA, riguardo all’annuncio del 2020 che ha portato a supporre che Venere potrebbe essere stato il primo pianeta abitabile del Sistema Solare – “un luogo in cui la vita aveva le stesse probabilità di sorgere come sulla Terra“. Sulla Terra, dice Dyar, la fosfina si trova “nelle fognature e nelle viscere degli animali viventi”.

“Il problema”, ha osservato Dyar, “è che non abbiamo pensato molto alla possibilità di fosfina abiotica su Venere, in parte perché sappiamo così poco del pianeta e della sua chimica“.

Firme spettrali di quasi 1000 molecole atmosferiche

Una ricerca del 2021 pubblicata da un team internazionale, guidato da scienziati dell’Università del New South Wales (UNSW) a Sydney, in Australia, ha dato un contributo chiave a questa e a qualsiasi ricerca futura per la vita su altri pianeti, dimostrando come un il rilevamento iniziale di una potenziale biofirma deve essere seguito dalla ricerca di molecole correlate, rivelando le firme spettrali di quasi 1000 molecole atmosferiche che possono essere coinvolte nella produzione o nel consumo di fosfina.

L’unico modo in cui saremo in grado di guardare gli esopianeti e vedere se c’è vita lì è usare i dati spettrali raccolti dai telescopi – questo attualmente è il nostro unico strumento“, afferma la chimica quantistica e fisica molecolare, dott.ssa Laura McKemmish dell’Università del New South Wales, in riferimento al lancio del James Webb Space Telescope (JWST) a infrarossi. Il JWST sarà in grado di identificare le firme spettrali di molecole atmosferiche che potrebbero essere coinvolte nella produzione o nel consumo di fosfina che potrebbero indicare prove di vita se trovate nelle atmosfere di piccoli pianeti rocciosi come il nostro, dove è prodotta dall’attività biologica attività dei batteri.

Per identificare la vita su un pianeta, abbiamo bisogno di dati spettrali“, afferma McKemmish sul nuovo crocevia nella ricerca della vita oltre la Terra con la capacità di puntare un telescopio su un pianeta e con i giusti dati spettrali determinare quali molecole ci sono nel pianeta atmosfera come il fosforo, elemento essenziale per la vita. “Finora“, dice, “gli astronomi potevano cercare solo una molecola poliatomica contenente fosforo, la fosfina“.

Quando l’anno scorso un team internazionale di scienziati ha affermato di aver rilevato la fosfina, un composto chimico costituito da un atomo di fosforo circondato da tre atomi di idrogeno (PH3) nell’atmosfera di Venere, ha sollevato la prospettiva della prima prova di vita su un altro pianeta – anche se la varietà primitiva, unicellulare. Alcuni scienziati, tuttavia, si sono chiesti se la fosfina nell’atmosfera di Venere fosse davvero prodotta dall’attività biologica o se fosse stata rilevata fosfina abiotica.

“Chimica insolita o omini verdi?”

In un articolo pubblicato sulla rivista Frontiers in Astronomy and Space Sciences, hanno descritto come il team ha utilizzato algoritmi informatici per produrre un database di codici a barre spettrali a infrarossi approssimativi per 958 specie molecolari contenenti fosforo.

La fosfina è una biofirma molto promettente perché viene prodotta solo in piccole concentrazioni da processi naturali. Tuttavia, se non riusciamo a tracciare come viene prodotta o consumata, non possiamo rispondere alla domanda se si tratti di una chimica insolita o di piccoli omini verdi che stanno producendo fosfina su un pianeta“, afferma McKemmish, che ha riunito un grande gruppo interdisciplinare team per capire come si comporta il fosforo chimicamente, biologicamente e geologicamente e chiedersi come questo possa essere studiato a distanza attraverso le sole molecole atmosferiche.

La cosa fantastica di questo studio è che ha riunito scienziati provenienti da campi disparati – chimica, biologia, geologia – per affrontare queste domande fondamentali sulla ricerca della vita altrove a cui un campo da solo non poteva rispondere“, afferma l’astrobiologo e coautore dello studio, il Professore Associato Brendan Burns.

Molecole P

All’inizio, abbiamo cercato quali molecole contenenti fosforo – quelle che abbiamo chiamato molecole P – sono più importanti nelle atmosfere, ma abbiamo scoperto che si sa molto poco“, afferma McKemmish. “Così abbiamo deciso di esaminare un gran numero di molecole P che potrebbero essere trovate nella fase gassosa che altrimenti non sarebbero state rilevate dai telescopi sensibili alla luce infrarossa“.

I dati dei codici a barre per le nuove specie molecolari vengono normalmente prodotti per una molecola alla volta, afferma McKemmish, un processo che spesso richiede anni. Ma il team coinvolto in questa ricerca ha utilizzato quella che lei chiama “chimica quantistica computazionale ad alto rendimento” per prevedere gli spettri di 958 molecole in solo un paio di settimane.

“Sebbene questo nuovo set di dati non abbia ancora l’accuratezza per consentire nuovi rilevamenti, può aiutare a prevenire assegnazioni errate evidenziando il potenziale per più specie molecolari con codici a barre spettrali simili – ad esempio, a bassa risoluzione con alcuni telescopi, acqua e alcol potrebbero essere indistinguibili.

I dati possono essere utilizzati anche per classificare quanto sia facile rilevare una molecola. Ad esempio, controintuitivamente, gli astronomi alieni che osservano la Terra troverebbero molto più facile rilevare lo 0,04% di CO2 nella nostra atmosfera rispetto al 20% di O2. Questo perché la CO2 assorbe la luce molto più fortemente dell’O2: questo è in realtà ciò che causa l’effetto serra sulla Terra“.

Estendere la tecnica alle lunghezze d’onda radio 

Il nostro articolo fornisce un nuovo approccio scientifico per seguire il rilevamento di potenziali firme biologiche e ha rilevanza per lo studio dell’astrochimica all’interno e all’esterno del Sistema Solare“, afferma McKemmish. “Ulteriori studi miglioreranno rapidamente l’accuratezza dei dati e amplieranno la gamma di molecole considerate, aprendo la strada al suo utilizzo in future rilevazioni e identificazioni di molecole“.

La dottoressa Chenoa Tremblay, coautrice e astronoma dell’Organizzazione per la ricerca scientifica e industriale del Commonwealth (CSIRO), afferma che il contributo del team sarà vantaggioso man mano che telescopi più potenti saranno online nel prossimo futuro. Dice che anche se il lavoro del team si è concentrato sui movimenti vibrazionali delle molecole rilevate con telescopi sensibili alla luce infrarossa, stanno attualmente lavorando per estendere la tecnica anche alle lunghezze d’onda radio, che saranno importanti per i telescopi attuali e nuovi come il prossimo Square Kilometer Array da costruire nell’Australia occidentale.

Frammenti di Venere primitiva sulla Luna?

Nel 2019, gli astronomi di Yale hanno suggerito che la nostra Luna potrebbe ospitare frammenti di impatto di Venere, rivelando che potrebbe aver avuto un ambiente simile alla Terra con acqua e un’atmosfera sottile miliardi di anni fa.

Antichi frammenti di Venere sulla Luna “saranno sicuramente interessanti una volta che li troveremo, soprattutto perché la superficie di Venere è molto difficile da studiare con i veicoli terrestri, a causa della temperatura e della pressione elevate.