Nonostante sia vicino alla Terra e abbia quasi le stesse dimensioni, Venere è un altro mondo. Sotto il suo spesso mantello di nubi sulfuree acide, le temperature in superficie di 460 gradi Celsius sono la regola. Questa temperatura è mantenuta dall'effetto serra di un'atmosfera praticamente solo carbonica. Settanta chilometri sopra, si deve resistere a una tempesta di vento perpetua.
Uno studio pubblicato sulla rivista Atmosphere, guidato da Pedro Machado, di IAstro e Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (Ciências ULisboa), presenta il set più dettagliato e completo di misurazioni mai effettuate della velocità del vento in Venere parallelamente all'equatore (vento zonale) e all'altitudine del fondo del ponte nuvoloso. Uno dei nuovi risultati è stata la misurazione simultanea della velocità del vento a due diverse altezze a 20 chilometri di distanza. Il team ha registrato una differenza nella velocità del vento di circa 150 chilometri all'ora più veloce nella parte superiore delle nuvole, il che rafforza l'ipotesi che l'energia venga trasferita dal calore degli strati inferiori alla circolazione generale dell'atmosfera.
"I venti accelerano mentre ci spostiamo verso l'alto verso altitudini crescenti, ma non sappiamo ancora perché", afferma Pedro Machado. La temperatura a livello del suolo raggiunge i 460 gradi Celsius e produce radiazioni infrarosse (denominate emissione termica), che riscalda l'aria e la fa salire. Questa radiazione passa attraverso le regioni più trasparenti del fondo delle nuvole, a circa 48 chilometri sopra la superficie. Quando Venere viene osservata nell'infrarosso, vediamo questa luce irradiarsi dal calore della superficie e le sagome delle nuvole, opache e scure, diventano visibili.
Osservando e seguendo le nuvole a intervalli di un'ora e utilizzando una tecnica di tracciamento migliorata da Javier Peralta, dell'Universidad de Sevilla e co-autore di questo studio, i ricercatori hanno calcolato indirettamente la velocità del vento che spinge quelle nuvole. Questa velocità è di circa 216 chilometri all'ora nella parte inferiore del ponte nuvoloso e alle medie latitudini, diminuendo della metà più vicino ai poli.
Questo lavoro è stato intrapreso sul lato notturno recuperando le immagini che il team ha catturato nell'infrarosso con il Telescopio Nazionale Galileo (TNG), a La Palma, Isole Canarie, tra l'11 e il 13 luglio 2012. In quegli stessi giorni e in una strategia coordinata, la sonda Venus Express, dell'Agenzia Spaziale Europea (ESA), allora in orbita attorno al pianeta, osservò in luce visibile la cima del ponte nuvoloso, a circa 20 chilometri sopra, a 70 chilometri di altitudine.
Anche monitorando quelle nuvole, i ricercatori hanno ottenuto velocità nell'ordine di 360 chilometri all'ora. Altri studi e simulazioni al computer indicano che la velocità del vento sul fondo delle nuvole è quasi costante, senza differenze significative tra il giorno e la notte. Il team è stato quindi in grado di presumere che la velocità del vento registrata di notte sia la stessa negli strati inferiori dell'atmosfera sul lato diurno.
I ricercatori hanno così raccolto, per la prima volta, misurazioni delle differenze nella velocità del vento tra due altitudini da osservazioni simultanee, concludendo che, sul lato diurno e in soli 20 chilometri, il vento parallelo all'equatore subisce un aumento di velocità di circa 150 chilometri all'ora in più. Il calore proveniente dalla superficie può essere il motore che sostiene queste velocità cicloniche dei venti in cima alle nuvole.
La precisione dei dati raccolti con i telescopi sulla Terra è paragonabile alle telecamere a infrarossi sulle sonde spaziali, grazie al metodo portato a questo studio da Javier Peralta. "Abbiamo usato lo stesso metodo di riferimento geografico delle immagini ottenute con le sonde spaziali, che è stato sviluppato dalla NASA e integrato dall'Agenzia spaziale europea", spiega Pedro Machado. "È come se il telescopio qui a terra fosse un'astronave".
Con il successo di questo approccio, il team amplierà ora la propria ricerca sulla componente verticale dei venti con nuove osservazioni da terra coordinate con la sonda attualmente nell'orbita di Venere, la missione Akatsuki, dell'agenzia spaziale giapponese JAXA. Questo studio dimostra che le osservazioni condotte dalla Terra completano i dati raccolti contemporaneamente dalle missioni spaziali. Nonostante la risoluzione spaziale inferiore, a causa della distanza del nostro pianeta da Venere, è in generale possibile avere una visione globale del nostro vicino, che le sonde spaziali, a causa delle loro orbite, non sono sempre in grado di ottenere.
La super-rotazione dell'atmosfera di Venere è un fenomeno in cui, a causa dei venti paralleli all'equatore, o venti zonali, l'atmosfera circonda il pianeta in poco più di quattro giorni terrestri, cioè 60 volte più veloce del periodo di rotazione del globo solido, che è di 243 giorni terrestri.
È in programma la prossima missione ESA dedicata a Venere, la EnVision. Studierà la superficie del pianeta e cercherà di conoscere il suo passato. Il Portogallo è coinvolto nella missione e Pedro Machado guida il consorzio portoghese, oltre ad essere il co-investigatore responsabile di uno degli strumenti, uno spettrografo a infrarossi.