INAFIl Passaggio di Venere
 
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Il passaggio di Venere nel 2004

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Le mappe di Venere dalle sonde spaziali

Le prime mappe di Venere

Il denso strato di nuvole dell'atmosfera di Venere ha costituito per secoli una gigantesca barriera che ha impedito l'osservazione della superficie del pianeta. Le prime mappe del pianeta, tracciate con l'aiuto di telescopi da terra, delineavano soltanto qualche tratto indistinto. Una delle prime mappe fu disegnata nel 1645 dall'astronomo F. Fontana, convinto di aver scoperto oceani e continenti, che erano in realtà illusioni ottiche.

Uno dei primi mappamondi di Venere, Bianchini 1726

Nel 1667 a Bologna G.D. Cassini osservando Venere notò un gran numero di macchie indistinte molto luminose. Con l'analisi di una serie di osservazioni calcolò il periodo di rotazione di Venere in 23 ore e 21 minuti. In seguito a Parigi non riuscì a confermare questo risultato e neppure suo figlio J.J. Cassini fu in grado di farlo. Alcuni anni dopo l'astronomo Francesco Bianchini credette di aver scoperto continenti e oceani, e tracciò le mappe delle caratteristiche fisiche che riteneva di aver osservato. Tutte queste osservazioni però furono il risultato di una illusione ottica, problema molto comune nell'astronomia del tempo.

Le osservazioni successive

Gli astronomi che si dedicarono all'osservazione dei pianeti più famosi del XVIII secolo furono Herschel e Schroeter. Ancora giovane, William Herschel si trasferì dalla natía Hannover in Inghilterra, dove costruì i migliori telescopi del tempo e riuscì a scoprire il pianeta Urano. Johann Hieronymus Schroeter era un astronomo dilettante che si costruì un osservatorio a Lilienthal nei pressi di Brema; osservò alcune macchie scure indistinte sul luminoso disco di Venere e credette di aver scoperto alte catene montuose. Herschel non era d'accordo con le osservazioni di Schroeter, ma lui stesso osservò sul pianeta alcuni tratti indistinti di colore scuro. Entrambi si trovarono infine d'accordo sul fatto che la superficie visibile era costituita soltanto da un involucro di nuvole.

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Disegni di Schroeter

Nel 1897 Percival Lowell, convinto di aver scoperto alcune nuove caratteristiche dell'aspetto di Marte e Venere, disegnò la sua personale mappa di Venere e rifiutò l'idea della presenza di un'atmosfera opaca.

Con l'introduzione della fotografia nella ricerca astronomica si riuscirono a fare moltissime nuove scoperte, e gli astronomi speravano di riuscire a vedere la misteriosa superficie di Venere perennemente coperta dalla nuvole. Ma questa speranza non si realizzò perché la fotografia in realtà non poteva essere di alcun aiuto. Le prime immagini valide furono realizzate nel 1923 da F.E. Rossi al Mount Wilson Observatory. Nell'ultravioletto si evidenziarono alcuni tratti misteriosi che però erano solamente formazioni nuvolose.

Immagini di qualità migliore furono prodotte negli anni '50 da G. P. Kuiper al McDonald Observatory in Texas, da N.A. Kozyrev in Unione Sovietica e da R.S. Richardson a Mount Wilson. Le fotografie di Kuiper e Richardson mostravano alcuni segni indistinti di forma allungata. Gli astronomi francesi Boyer e Guérin osservarono dei tratti scuri a forma di ipsilon e calcolarono un periodo di rotazione retrograda di quattro giorni, che in seguito fu confermato per la parte più esterna delle nuvole.

Le prime sonde spaziali

Il lancio dello Sputnik 1 nell'ottobre del 1957 segnò non soltanto l'inizio dell'era dei lanci spaziali ma provocò anche una rivoluzione nel campo della ricerca astronomica planetaria. Le missioni spaziali verso Marte e Venere furono realizzate proprio grazie alla corsa tra le grandi potenze per lo sbarco sulla Luna. Nel 1962 l'Unione Sovietica e gli Stati Uniti volevano dimostrare al mondo la loro crescente capacità nel campo dell'esplorazione spaziale. L'aura di fascino che circondava la misteriosa Venere la rese un obbiettivo perfetto, e il 12 febbraio 1962 i sovietici lanciarono la prima sonda spaziale verso Venere, che chiamarono Venera 1. A bordo fu installato un magnetometro per rivelare la possibile presenza di campi magnetici attorno al pianeta e dei sensori per rivelare particelle ionizzate nelle regioni più esterne dell'atmosfera. Purtroppo questa prima sonda spaziale interplanetaria non ebbe successo. Le comunicazioni con la base di controllo si interruppero a circa otto milioni di chilometri dalla Terra e non fu possibile ristabilirle, per cui il destino di questa prima sonda spaziale rimane tuttora sconosciuto.

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Immagine di una sonda spaziale Mariner (NASA)

I tecnici statunitensi ebbero l'opportunità di scrivere il loro nome nel libro della storia delle scoperte spaziali il 22 luglio del 1962, quando fu lanciata la prima missione su Venere ad avere successo. Sul Mariner 1 c'erano strumenti che inizialmente erano stati destinati al programma Ranger Moon. Purtroppo il vettore di lancio Atlas Agena deviò dalla traiettoria prevista e dovette essere distrutto con un comando a distanza cinque minuti dopo il lancio. Gli americani avevano però costruito una seconda sonda gemella e 36 giorni dopo il Mariner 2 fu mandato nello spazio verso Venere. Raggiunse il pianeta il 14 dicembre 1962 posizionandosi ad una distanza di circa 35.000 chilometri dalla superficie. Mariner 2 fu dunque la prima sonda spaziale che riuscì a compiere la sua missione. Non furono trovati campi magnetici evidenti né zone con emissione di radiazioni. Una coppia di radiometri rivelatori di calore che analizzavano il disco di Venere mentre la sonda passava sul pianeta, fornirono dati indicanti che la superficie era arida e caldissima, con una temperatura quasi costante di 425 gradi Celsius sull'intero pianeta.

Altre due sonde Mariner furono inviate in missione di avvicinamento su Venere: Mariner 5 nel 1967 e Mariner 10 nel 1973. Mentre il Mariner 5 fornì altri dati sull'atmosfera, tra cui la prova di una super rifrattività atmosferica, il Mariner 10 mandò a terra le prime fotografie di Venere. La copertura totale della regione ultravioletta dello spettro iniziò tre ore dopo il massimo avvicinamento e continuò nel corso degli otto giorni successivi per ottenere un filmato dei flussi e delle turbolenze della parte superiore dell'atmosfera di Venere.

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Fotografia delle nuvole vorticose di Venere scattata dal Mariner 10.
Il pianeta appare blu invece che giallo-biancastro a causa dei filtri usati.
(NASA)

Le sonde Venera

Mariner 5 fu accompagnato nel suo volo dalla sonda Sovietica Venera 4, lanciata solo due giorni prima. I Sovietici lanciarono sonde in concomitanza con ogni finestra di lancio iniziando con Venera 1 nel 1961 e precisamente tre sonde nel 1962, due negli anni 1963-64 e tre nel 1965. Due delle sonde lanciate nel 1965, Venera 2 e 3, la prima in missione di avvicinamento con una camera televisiva e la seconda per penetrare nell'atmosfera, persero il contatto con la base poco prima dell'incontro con Venere. Venera 4, l'unica di due missioni ad avere successo nella finestra di lancio del 1967, aveva come obiettivo proprio di arrivare direttamente su Venere. Giunta ad un'altezza di 45.000 km lanciò una capsula sferica di un metro sul pianeta che riuscì a superare una decelerazione di entrata di oltre 300 g. Un sistema di paracadute la fece poi scendere lentamente attraverso l'atmosfera. La discesa durò 94 minuti ma la capsula non riuscì a sopravvivere e svolgere il suo compito sulla superficie, che ha una temperatura tanto elevata da sciogliere il Piombo e una pressione 90 volte maggiore di quella presente sulla Terra.

Venera 4 (NASA)

Ci furono altre missioni Sovietiche con sonde che dovevano penetrare nell'atmosfera. Venera 5 e Venera 6, lanciate durante la finestra di lancio del 1969, erano dotate di piccoli paracadute per una veloce discesa sulla superficie prima di venire distrutte dal calore e infatti non sopravvissero a lungo sulla superficie del pianeta. Probabilmente furono anche danneggiate dalla pressione atmosferica molto elevata. Nel 1970 Venera 7 sopravvisse sulla superficie del pianeta per breve tempo trasmettendo dati che rivelavano una pressione di 90 atmosfere e 475 gradi Celsius. La sonda Venera 8 venne inviata sulla parte del pianeta illuminato dal Sole e riuscì a inviare a terra dati per ben 50 minuti dopo l'atterraggio, dopo aver resistito a temperature superiori ai 10.000° C nell'attraversare l'atmosfera di Venere.

L'Unione Sovietica proseguì l'esplorazione di Venere nel 1975 con due sonde di notevoli dimensioni, Venera 9 e Venera 10. Entrambe erano equipaggiate con una sonda orbitante e un modulo da inviare sulla superficie. Due giorni prima del momento di contatto previsto, da ciascuna sonda si staccò un modulo di atterraggio che continuò ad orbitare fino al raggiungimento di una finestra di discesa nell'atmosfera venusiana. I punti di atterraggio erano distanti 2.000 chilometri l'uno dall'altro. La capsula della sonda Venera 9 fu progettata per sostenere l'estrema pressione dell'atmosfera e temperature fino a 2.000 gradi, ma nonostante ciò riuscì a sopravvivere soltanto 65 minuti sulla superficie. Riuscì però a inviare a terra le prime fotografie della superficie di Venere che, nonostante le sue dense nuvole permanenti, risultò sufficientemente luminosa da non richiedere illuminazione artificiale per scattare le foto. Le rocce presentavano delle ombre. Anche la missione Venera 10 ebbe successo e inviò fotografie della superficie.

Il modulo di atterraggio della missione Venera 10 (NASA)


Ciascuna foto mostrava un panorama con un livello di luminosità simile a quella di una giornata nuvolosa sulla Terra, dove il terreno era ben visibile fino ad una distanza di 100 metri. Il terreno dove erano discesi i moduli era simile a un deserto pietroso dove erano assenti sabbia e polvere, coperto da rocce con dimensioni fino a 10 metri di larghezza.

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Panorama del punto di atterraggio di Venera 8 (NASA)

Venera 11 e Venera 12, inviate su Venere nel 1978, erano essenzialmente missioni gemelle delle precedenti, che trasmisero una mole di dati e nessuna fotografia. Le sonde rilevarono tempeste con fulmini (Venera 11 contò una media di 25 fulmini al secondo, Venera 12 un totale di quasi 1.000), la presenza di attività vulcanica e confermarono che soltanto una minima frazione di luce riusciva ad oltrepassare l'atmosfera e raggiungere la superficie.

1978 - un anno fondamentale

Nel 1978 Venere fu letteralmente invasa, dal momento che le due sonde russe Venera furono affiancate da due sonde americane, una delle quali mandò sul pianeta quattro diversi moduli per raccogliere dati sull'atmosfera. Pioneer-Venus 1, lanciato il 20 maggio 1978 fu il primo ad arrivare vicino al pianeta su un'orbita di 24 ore durante la quale effettuava uno studio dettagliato sia dello spazio prossimo al pianeta che della superficie nascosta con un apparecchio radar del peso di circa 11 chili.

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La sonda orbitante Pioneer-Venus in fase preparatoria
per il suo viaggio di molti milioni di chilometri verso Venere.
(NASA)

Il Pioneer-Venus 2 seguì il primo l'8 agosto dello stesso anno, e lanciò quattro sonde a forma di cono alcune settimane prima del momento di contatto. Le sonde erano costruite in Titanio e sigillate ermeticamente per resistere all'estremo calore e alla grande pressione. Le aperture necessarie per la misurazione della luce e della temperatura erano di diamante e zaffiro. Nessuna di queste fu progettata per sopravvivere all'impatto sulla superficie del pianeta. Tutte le cinque sonde penetrarono nell'atmosfera al momento previsto, e la sonda madre, a forma di cilindro, si autodistrusse come previsto, come avvenne anche per le quattro sonde. Tutte però prima di venire distrutte inviarono a terra una gran mole di dati. Una delle sonde sopravvisse all'impatto e continuò a trasmettere dati per altri 67 minuti.

Dall'alto il radar della sonda orbitante tracciò lentamente una mappa delle caratteristiche del terreno, rivelando la presenza di un'enorme altopiano con dimensioni di 3.200 km x 1.600 km, con un'elevazione rispetto alle zone circostanti di circa 5 km. In altre parti rivelò un enorme canyon di 1.400 km di lunghezza che raggiungeva una larghezza massima di 280 km e una profondità di 4,6 km, e anche crateri da impatto del diametro che variava da 600 a 700 km ma profondi solamente mezzo chilometro.

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Immagine radar di Venere dal Pioneer-Venus 2. (NASA)

Le più recenti missioni su Venere

Nel 1981 l'Unione Sovietica lanciò Venera 13 e Venera 14. I dati inviati dalle sonde rivelarono che le rocce erano simili a quelle della Terra e contenevano basalto. Erano presenti inoltre alti livelli di Uranio, di Torio e di Potassio. Le sonde trasmisero sulla Terra immagini televisive a colori, e il paesaggio venusiano appariva giallastro proprio come se fosse illuminato da una luce gialla. Nel 1983 Venera 15 e Venera 16 elaborarono una mappa della superficie con il radar, e ciò permise la pubblicazione di un atlante della superficie di Venere. Due terzi della superficie risultarono formati da rilievi e il rimanente da zone pianeggianti.

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Mappa della superficie di Venere ottenuta
da dati radar trasmessi da Venera 14

Nel 1985 i Sovietici inviarono sonde su Venere con una doppia missione: Vega 1 e Vega 2 passarono inizialmente vicino alla cometa di Halley per fotografarla prima di dirigersi verso Venere, su cui sganciarono delle sonde equipaggiate con dei palloni per facilitare l'atterraggio sul pianeta.

Nel 1989 gli Stati Uniti lanciarono verso Venere la sonda Magellano dallo Shuttle Atlantis. Con l'utilizzo di un radar ad apertura sintetica la sonda elaborò negli anni dal 1990 al 1994 quella che ad oggi è la mappa migliore e più completa in quanto comprende quasi il 98% di tutta la superficie. La risoluzione della mappa raggiunge i 100 metri e le elevazioni del terreno sono state misurate con una risoluzione di 30 metri. Questa mappatura radar ha svelato canyons, montagne, crateri, vulcani e formazioni vulcaniche.

La nomenclatura di Venere

La superficie di Venere, come deciso dall'International Astronomical Union (IAU), ha una nomenclatura femminile e quindi nomi di dee, eroine e altre donne famose. Le montagne Maxwell Montes, così denominate in onore del famoso fisico James Clerk Maxwell, costituiscono un'eccezione. Sono benvenuti suggerimenti per altri nomi, che non devono però appartenere a personaggi della politica.

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I Maxwell Montes (NASA)

Per ulteriori informazioni sui metodi e le tecniche impiegate per la mappatura dei pianeti si può visitare la Mercury mapping page e per informazioni sui nomi attribuiti a luoghi specifici sulla superficie dei pianeti e delle lune si può visitare http://planetarynames.wr.usgs.gov.


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Traduzione: G. Schiulaz - Supervisione: M. Messerotti - INAF-OATs

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