Il tramonto degli astri rivela i segreti dei pianeti

Stellar occultation at Venus
Stellar occultation at Venus
5 Novembre 2007

L'osservazione del tramonto degli astri dalla superficie terrestre può certamente essere un passatempo romantico, ma quando una navicella spaziale compie le stesse osservazioni dall'orbita, può svelare dettagli nascosti sull'atmosfera di un pianeta.

Questa tecnica è nota come occultazione stellare. Jean-Loup Bertaux del Service d'Aeronomie del CNRS, in Francia, è stato il primo a suggerirne l'uso in una missione ESA. La tecnica prevede l'osservazione delle stelle dallo spazio mentre tramontano dietro l'atmosfera di un pianeta sotto analisi, prima che si eclissino alla vista sotto l'orizzonte planetario.

Quando le stelle brillano al di sopra dell'atmosfera, emettono radiazioni su una vasta gamma di lunghezze d'onda. Mentre la sonda orbita attorno al pianeta, la stella sembra affondare nella sua atmosfera. L'atmosfera agisce da filtro, bloccando certe lunghezze d'onda delle radiazioni della stella. La chiave di questa tecnica consiste nel fatto che le lunghezze d'onda bloccate sono rappresentative delle molecole e degli atomi dell'atmosfera del pianeta.

Venus, Earth and Mars
Venus, Earth and Mars

Attualmente l'ESA ha tre sonde in orbita attorno ad altrettanti pianeti che utilizzano questa tecnica per analizzarne l'atmosfera. Ciascuna di esse sta inviando a terra informazioni uniche.

La missione Envisat dell'ESA, in orbita attorno alla Terra, porta con sé uno strumento chiamato GOMOS (Global Ozone Monitoring by Occultation of Stars). Come suggerisce il suo nome, si tratta di uno strumento progettato per studiare se la quantità di ozono atmosferico stia aumentando ora che i prodotti chimici nocivi sono stati vietati. Dal 2002, ha osservato circa 400 stelle tramontate alle spalle della Terra per creare una mappa dell'ozono nell'atmosfera terrestre a tutte le latitudini e longitudini.

Artist's impression of Envisat
Artist's impression of Envisat

“È ancora troppo presto per dire se lo strato di ozono si stia ricostituendo oppure no”, afferma Bertaux. Comunque, mentre accumula pazientemente i dati necessari, lo strumento sta scoprendo altri fenomeni che contribuiscono alla quantità di ozono presente nell'atmosfera. A gennaio e febbraio del 2004, GOMOS ha visto un grosso accumulo di biossido di azoto a un'altitudine di 65 kilometri. Il biossido di azoto presente in atmosfera è importante perché si tratta di un gas che distrugge l'ozono. Nel corso dei due mesi successivi il GOMOS ha osservato come lo strato si sia abbassato di 45 Km distruggendo chiaramente l'ozono durante la sua discesa e fornendo agli scienziati un altro pezzo del puzzle dell'ozono.

Uno strumento semplificato di occultazione stellare è a bordo della missione Mars Express dell'ESA. Da quando la sonda ha raggiunto l'orbita del pianeta rosso nel 2003, SPICAM (Spectroscopy for Investigation of Characteristics of the Atmosphere of Mars) ha osservato più di 1000 occultazioni stellari. Questo lavoro ha fornito la descrizione più dettagliata mai ottenuta sinora dell'atmosfera superiore di Marte e ha rivelato strati di foschia persistenti.

Mars Express artist's impression
Mars Express

Oltre ad un ritorno di carattere puramente scientifico, questi dati forniscono benefici pratici per le future missioni di esplorazione. “I profili atmosferici di Marte sono importanti per la progettazione di paracadute per i veicoli di atterraggio”, ha dichiarato Bertaux.

L'ultimo nato di questa famiglia di strumenti è lo SPICAV (Spectroscopy for Investigation of Characteristics of the Atmosphere of Venus), presente a bordo di Venus Express. Venere ha un'atmosfera differente da quella della Terra o di Marte. È molto più densa e lo SPICAV sta rivelando i profili di temperatura e densità dell'atmosfera agli scienziati a Terra, che sono ansiosi di pubblicare questi risultati.

Artist's impression of Venus Express orbiting Venus
Venus Express

“Ritengo che la tecnica di occultazione stellare sia ormai ‘sufficientemente testata ’ per rivelarsi utile negli studi a lungo termine”, afferma Bertaux.

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