L’origine misteriosa di un’imponente perturbazione nuvolosa su Venere è stata ora svelata da un team che include l’Università di Tokyo. I ricercatori hanno utilizzato modelli numerici per dimostrare che un enorme fronte d’onda atmosferico largo 6.000 chilometri, che circumnaviga il pianeta per giorni, è causato da un grande “salto idraulico”. Questo fenomeno si verifica quando un fluido rallenta bruscamente, passando da uno stato superficiale e veloce a uno profondo e lento.
Come si comportano le dense nubi di Venere
Su Venere, un improvviso cambiamento nel flusso d’aria nella bassa regione nuvolosa è associato alla creazione di una forte corrente ascensionale, che spinge il vapore di acido solforico più in alto nell’atmosfera, dove si condensa in un’enorme linea di nubi. Lo studio è stato pubblicato sul Journal of Geophysical Research: Planets. Futuri studi planetari potranno considerare i potenziali impatti di questo processo e cosa potrebbe significare per eventuali missioni esplorative.
Una giornata grigia e uggiosa può a volte rovinare i programmi del fine settimana, ma su Venere è nuvoloso tutto il giorno, tutti i giorni, con la possibilità di piogge di acido solforico. Il lato positivo è che la costante e fitta copertura nuvolosa di Venere ci offre un’eccellente opportunità per studiare pattern e processi che sarebbero difficili da individuare su pianeti dove le nuvole sono più rade o intermittenti, come qui sulla Terra.
Una caratteristica fondamentale delle nubi venusiane è la loro “superrotazione“, ovvero la loro velocità di rotazione circa 60 volte superiore a quella del pianeta. Ora sappiamo che la superrotazione si verifica anche altrove, tra cui su Marte, sul nostro Sole e persino nell’atmosfera superiore della Terra. Nel 2016, le immagini della sonda Akatsuki, orbiter giapponese per Venere, hanno inoltre rivelato che un’enorme onda atmosferica – a volte larga 6.000km – attraversa ripetutamente l’equatore del pianeta.
“Abbiamo identificato il fenomeno, ma per anni non siamo riusciti a comprenderlo“, ha affermato il Professor Takeshi Imamura della Graduate School of Frontier Sciences dell’Università di Tokyo. “Tuttavia, grazie a questa ricerca, ora siamo in grado di dimostrare che questa perturbazione delle nubi è causata dal più grande salto idraulico conosciuto nel Sistema Solare”.
Svelare il gigantesco salto idraulico
Possiamo osservare un salto idraulico in azione nel semplice lavello della cucina. Quando l’acqua del rubinetto colpisce il lavello, inizialmente appare veloce e poco profonda, ma improvvisamente rallenta e diventa più profonda man mano che si diffonde.
Il salto idraulico su Venere si verifica quando un’onda atmosferica che si muove verso est (chiamata onda di Kelvin) nella regione delle nubi inferiori e intermedie diventa improvvisamente instabile. La velocità del vento, vista dall’onda atmosferica, rallenta bruscamente e si crea una forte corrente ascensionale localizzata, che trasporta vapore di acido solforico più in alto nell’atmosfera. Le goccioline si condensano in nubi che si trascinano dietro, causando l’enorme fronte d’onda che si può vedere spazzare via il pianeta.
“Venere ha tre strati di nubi distinti e le dinamiche degli strati inferiori e intermedi non sono ancora ben comprese“, ha affermato Imamura. “La nostra scoperta di un salto idraulico su Venere, che collega un processo orizzontale su larga scala con una forte onda verticale localizzata, è inaspettata, poiché nella fluidodinamica questi due fenomeni sono solitamente scollegati”.
Modellazione di Venere e prospettive future
Il salto idraulico è stato simulato utilizzando un modello fluidodinamico (un’analisi numerica che simula il flusso di gas o liquidi), mentre la formazione delle nubi è stata studiata utilizzando un modello microfisico a scatola (che segue il comportamento di una sezione d’aria di esempio mentre si muove attraverso l’atmosfera). Oltre a simulare la stessa perturbazione delle nubi, il team ha anche scoperto che questo processo contribuisce a mantenere la superrotazione dell’atmosfera di Venere.
“Fino ad ora, abbiamo utilizzato per Venere un modello di circolazione globale (GCM) simile a quello terrestre, ma questo modello non include il salto idraulico che abbiamo ora identificato”, ha spiegato Imamura. “Il nostro prossimo passo sarà quello di testare questa scoperta all’interno di un modello climatico più completo che includa altri processi atmosferici. Dovremo affrontare alcune sfide a causa dell’enorme potenza di calcolo necessaria per eseguire tali simulazioni. Anche con i supercomputer moderni, non è facile”.
Sebbene questa sia la prima osservazione di un salto idraulico di questa portata su un altro pianeta, i principi fisici che lo regolano potrebbero verificarsi anche su altri corpi celesti. “In determinate circostanze, anche l’atmosfera di Marte potrebbe presentare le condizioni adatte per un salto idraulico”, ha affermato Imamura. La creazione di modelli più accurati delle condizioni atmosferiche contribuirà al successo delle future missioni su Marte, nonché all’esplorazione spaziale in generale.
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