Questo è il motivo per cui Venere è il pianeta più luminoso e estremo che possiamo vedere

Se hai guardato a ovest dopo il tramonto di recente, potresti aver notato che c’è un punto di luce che eclissa tutti gli altri non solo intorno ad esso, ma attraverso l’intero cielo notturno. Quel punto è il pianeta Venere, un pianeta così luminoso e luminoso che eclissa tutti gli altri oggetti nel cielo notturno ad eccezione della Luna. Ogni altra stella e pianeta impallidisce rispetto a Venere vista dalla Terra, e questo indipendentemente dal fatto che Venere sia più vicina o più lontana dalla Terra nella sua orbita.

Visto vicino a Marte — un pianeta luminoso a sé stante-come è apparso durante la congiunzione il 12 luglio 2021, Venere è apparsa circa 200 volte più luminosa di Marte, o quasi sei magnitudini astronomiche complete: uguale alla differenza di luminosità tra la Stella Polare e il pianeta Nettuno. Anche se la sua continua luminosità è forse la caratteristica più notevole di Venere, non è solo il pianeta più luminoso che possiamo vedere dalla Terra, ma piuttosto un pianeta estremo e notevole in un certo numero di modi. Ecco cosa dà a Venere il suo straordinario, unico status all’interno del Sistema Solare.

1.) L’atmosfera di Venere. Ogni pianeta all’interno del Sistema solare è soggetto ad alcuni effetti diversi: l’attrazione gravitazionale dalla massa all’interno del pianeta da un lato e le particelle e le radiazioni emesse dal Sole dall’altro. Questi due fenomeni si oppongono l’un l’altro quando si tratta di atmosfere del pianeta, con il vento solare e la radiazione che lavorano per togliere l’atmosfera del pianeta mentre l’attrazione gravitazionale del pianeta lavora per far crescere il pianeta durante le prime fasi formative e aggrapparsi alla maggior parte della sua atmosfera il più a lungo possibile in seguito.

Sebbene Mercurio fosse abbastanza vicino al Sole e abbastanza piccolo che la sua atmosfera fosse stata completamente spogliata molto tempo fa, Venere era più distante e più massiccia, e riuscì a trattenere le sue specie molecolari più massicce, in particolare il suo anidride carbonica. Si ipotizza che un effetto serra in fuga abbia avuto luogo su Venere molto tempo fa, portando alla sua atmosfera densa, densa e calda, dominata da anidride carbonica e nuvole di acido solforico.

Gli strati superiori dell’atmosfera di Venere diventano ionizzati a causa della radiazione solare, e questo strato ionizzato, e il campo magnetico risultante dal movimento delle particelle cariche all’interno di esso, protegge il resto di Venere dagli effetti di stripping del Sole: simile a come il campo magnetico terrestre protegge l’atmosfera del nostro pianeta. Questa protezione non copre tutto, tuttavia; specie più leggere di gas — incluso il vapore acqueo — sono costantemente spogliate dal vento solare e viste nella magnetotail di Venere.

2.) Nuvole di Venere. I molteplici strati spessi di nubi di acido solforico svolgono un ruolo enorme nel spingere Venere ai suoi estremi. Mentre sulla Terra, sono principalmente i gas serra nella nostra atmosfera che riscaldano il nostro pianeta — gas come vapore acqueo, anidride carbonica e metano, che sono trasparenti alle lunghezze d’onda ottiche ma assorbono e riemettono la luce nell’infrarosso-Le nuvole di Venere sono l’agente primario di cattura del calore sul nostro pianeta fratello. Sulla Terra, le nuvole rappresentano solo circa il 25% del calore intrappolato sul nostro pianeta; su Venere, è ben oltre il 90%.

Inoltre, le nuvole sia sulla Terra che su Venere sono altamente riflettenti, ma la Terra è sempre solo parzialmente coperta di nuvole, e molte delle nuvole della Terra sono cirri sottili e alti che riflettono solo il 10% della luce solare in arrivo, al contrario delle spesse e basse nubi di stratocumulo che possono riflettere più del 90% della luce. Venere, al contrario, ha più strati di ponti nuvolosi che coprono qualcosa come 20 chilometri di altitudine, in modo tale che 0% della superficie è visibile in qualsiasi momento dallo spazio, al contrario di più come ~50% per il pianeta Terra. Questa copertura nuvolosa finisce per giocare un ruolo vitale nella luminosità di Venere vista anche dalla Terra.

3.) Temperatura di Venere. Anche se Venere è quasi il doppio della distanza dal Sole come Mercurio e riceve solo circa il 29% della radiazione-per-unità-area che Mercurio riceve, Venere, non Mercurio, è il pianeta più caldo del sistema solare. Mentre Mercurio, un mondo praticamente senza aria, può arrivare fino a 427 °C (800 °F) in pieno sole mentre il suo lato notturno può precipitare fino a -180 °C (-290 °F), Venere rimane costantemente tra 440-480 °C (820-900 °F): sempre più caldo di Mercurio al suo più caldo assoluto.

Mentre l’effetto serra della Terra aumenta solo la temperatura del nostro pianeta di circa 33 °C (59 °F), quella di Venere è tremenda, aumentando la sua temperatura di circa 450 °C (810 °F) sullo scenario in cui è un mondo completamente privo di aria. Giù sulla superficie di Venere, è sempre abbastanza caldo per fondere il piombo; i nostri lander più longevi hanno operato per meno di 3 ore dopo aver toccato la superficie. Mentre la superficie di Venere potrebbe essere il posto più infernale del nostro Sistema solare — in molti modi ancora più estremo della superficie vulcanica della luna di Giove Io — circa ~60 chilometri in su, è sorprendentemente simile alla Terra. Con pressioni e temperature simili a quelle che si trovano sulla superficie terrestre, Venere, al di sopra delle sue cime nuvolose, potrebbe già ospitare forme di vita microbiche semplici ma resistenti.

4.) La riflettività di Venere. Questo è dove le cose iniziano a diventare interessanti. Ogni oggetto nel Sistema Solare ha ciò che è noto come albedo: una misura di quanto sia riflettente la sua superficie. Ci sono due tipi di albedo di cui gli scienziati parlano:

Albedo di legame, che è il rapporto tra la radiazione riflessa totale rispetto alla radiazione totale in entrata (solare), e

Albedo geometrico, che è quanta luce viene effettivamente riflessa rispetto a una superficie piatta, idealmente riflettente.

Da entrambe le misure, Venere è di gran lunga il pianeta più riflettente del Sistema Solare, con albedo che sono ciascuno più del doppio del pianeta più vicino. Mentre mondi airless come Mercurio o la Luna riflettono solo circa l ‘ 11-14% della luce totale in arrivo, simile a ciò che la Terra rifletterebbe se fosse airless e priva di calotte glaciali, Venere riflette tra il 75-84% della luce totale, a seconda di come viene misurata. Questo alto livello di riflettività lo fa apparire intrinsecamente più luminoso di qualsiasi altro pianeta del Sistema Solare, con solo poche lune ricche di ghiaccio, come Encelado di Saturno, che possiedono un’albedo totale più alta.

5.) L’apparizione di Venere dalla Terra. Ci sono alcune ragioni diverse, combinate, per cui Venere è sempre il pianeta più luminoso nel cielo notturno della Terra. Uno è che Venere è relativamente grande (quasi la stessa dimensione della Terra) per un pianeta roccioso e relativamente vicino al Sole; in termini di quantità totale di radiazione solare incidente sulla sua superficie, solo Giove ne riceve di più. Due è che Venere è il pianeta più riflettente del Sistema Solare; la più alta percentuale della radiazione solare in arrivo viene rimandata nello spazio.

Ma tre è la vicinanza di Venere alla Terra. Al suo più vicino, Venere arriva a 41 milioni di km (25 milioni di miglia) dalla Terra, più vicino di qualsiasi altro pianeta. Anche nella sua più lontana, Venere è solo 261 milioni di km (162 milioni di miglia) dalla Terra: molto più vicino di quanto Giove arrivi mai sulla Terra. (Il prossimo approccio più vicino di Giove alla Terra arriverà nel 2022, quando si tratta di 591 milioni di km, o 367 milioni di miglia.)

Anche se Venere mostra l’intera serie di fasi, la sua fase a mezzaluna vicino all’approccio più vicino alla Terra è quando è al suo più luminoso, ma è solo leggermente più debole quando è più lontana mentre entra nella sua fase completa. Anche al loro più luminoso, gli altri pianeti luminosi — Giove e Marte-non possono competere con Venere, anche quando al suo più debole.

6.) Il ruolo di Venere nella Relatività Generale. Il primo suggerimento che abbiamo avuto che qualcosa era “sbagliato” con la gravità newtoniana all’interno del nostro Sistema solare è venuto a metà del 19 ° secolo, osservando l’orbita di Mercurio. Negli ultimi secoli, avevamo osservato Mercurio nella sua orbita ellittica attorno al Sole, e abbiamo visto il suo perielio — o il suo punto di avvicinamento più vicino al Sole — avanzare nella sua orbita. La velocità totale di avanzamento del perielio era di 5600 secondi d’arco per secolo, e quella velocità era un po ‘ troppo per la gravità newtoniana.

5025 di questi secondi d’arco per secolo erano dovuti alla precessione degli equinozi: un effetto dell’orbita precessiva della Terra. La chiave successiva per comprendere il problema era calcolare gli effetti di tutti gli altri pianeti sull’orbita di Mercurio. Anche se ogni pianeta dà un contributo, per un totale di ~532 secondi d’arco al secolo, il contributo più grande è venuto da Venere: 277 secondi d’arco al secolo, quasi il doppio di quello del prossimo più grande contributore, Giove (a ~150), e più del triplo del contributo della Terra (a ~90).

I 43 secondi d’arco “mancanti” per secolo erano esattamente ciò che la Relatività Generale di Einstein era in grado di spiegare, ma senza quantificare i contributi di altri pianeti in modo così preciso, in particolare da Venere, comprendere il ruolo che la Relatività generale svolgeva sarebbe stato impossibile.

7.) Venere e la nascita della spettroscopia di transito. Essendo il secondo pianeta dal nostro Sole, Venere è uno dei due pianeti (insieme a Mercurio) che è osservato a transitare davanti al disco del Sole dalla nostra prospettiva qui sulla Terra. A differenza dei transiti di Mercurio, tuttavia, dove Mercurio appare semplicemente come un disco opaco che si staglia contro il Sole, la luce solare sembra “curvare” attorno al bordo di Venere mentre il transito inizia e finisce. Le osservazioni dei transiti di Venere, che si verificano solo due volte al secolo, in media, sono state la prima indicazione dell’umanità che Venere possedeva-mentre Mercurio mancava-un’atmosfera sostanziale.

Ma possiamo fare molto di più che rilevare l’esistenza di un’atmosfera durante i transiti: possiamo effettivamente misurare il suo contenuto atmosferico, molecola per molecola. Dimostrata per la prima volta durante il transito di Venere del 2004, questa tecnica è ora una parte vitale delle scienze degli esopianeti mentre tentiamo di utilizzare la spettroscopia di transito per discernere i costituutenti atmosferici dei pianeti attorno ad altre stelle. Sebbene, in linea di principio, questa fosse una possibilità molto prima, è solo qui nel 21 ° secolo che la tecnologia della strumentazione ha raggiunto i nostri sogni scientifici.

8.) Lezioni di Venere per esopianeti. Oggi guardiamo Venere e la vediamo come è adesso: calda, luminosa e avvolta in un’atmosfera densa, densa e ricca di elementi pesanti. Ma ci fornisce uno dei quattro destini potenziali principali per un pianeta roccioso interno alla linea di gelo di una stella.

• Avvicinati troppo alla tua stella genitore, e diventerai bloccato e/o avrai tutta la tua atmosfera spogliata, come Mercurio su entrambi i fronti.
• Allontanati troppo dalla tua stella madre, specialmente se sei troppo piccolo, e diventerai freddo, congelato e inospitale per la vita, come Marte.
• Se le cose funzionano bene in termini di atmosfera, dimensioni e distanza dal Sole, potresti avere acqua liquida sulla tua superficie e un colpo prolungato e a lungo termine alla vita.
• Ma potresti ancora possedere un’atmosfera sottile, evitare il blocco delle maree e passare da un mondo con un potenziale simile alla Terra a diventare un buco infernale simile a Venere: se il tuo pianeta sperimenta un effetto serra in fuga.

Se le cose fossero andate diversamente su Venere, forse anche questo avrebbe potuto diventare un mondo con una biosfera umida, ricca di vita e autosufficiente a lungo termine. Forse, nel lontano passato, le cose una volta erano molto diverse su Venere, e forse c’è una ricca storia di vita antica e precoce su quel pianeta. Quando stiamo considerando cosa potrebbe esserci là fuori sui pianeti oltre il nostro Sistema solare, dobbiamo guardare non solo per “altre Terre” che potrebbero essere là fuori, ma anche per altri Veneri, così come qualsiasi passo evolutivo che potrebbe aver subito lungo la strada.

Tutto sommato, Venere è un pianeta pieno di estremi. Possiede l’atmosfera più spessa di qualsiasi mondo roccioso e terrestre conosciuto. Raggiunge le temperature superficiali più calde di qualsiasi pianeta del Sistema solare. È il pianeta più riflessivo del Sistema Solare, surclassando persino i giganti gassosi. E-di particolare interesse per gli osservatori sulla Terra-è sempre il punto di luce più luminoso visibile nel cielo notturno. Ogni volta che non è direttamente dietro il Sole, nei cieli post-tramonto o pre-alba, nessun’altra stella o pianeta lo eclissa mai.

Quindi, con tutto ciò che ora sappiamo, perché Venere è il pianeta più luminoso del Sistema Solare?

È dovuto alla combinazione della sua grande superficie simile alla Terra, alla sua relativamente vicina vicinanza al Sole, alla sua atmosfera molto riflettente e ricca di nuvole e al fatto che anche nella sua più lontana, non è mai più di circa 1,75 unità astronomiche dal pianeta Terra. Anche quando Giove e Marte, i prossimi pianeti più brillanti, sono al loro più luminoso assoluto, non possono ancora competere con Venere al suo più debole. La prossima volta che alzerai lo sguardo e vedrai un punto luminoso senza precedenti fissato nei cieli post-tramonto o pre-alba, saprai esattamente perché Venere, rispetto a tutte le altre stelle e pianeti visibili dalla Terra, sembra sempre eclissarli tutti.