Effetto serra nel sistema solare

François Burgay

V A CHB

Tesina di maturità scientifica 2008

L'effetto serra nel sistema solare: Venere, Terra, Marte

Dall'astronomia indicazioni sull'evoluzione climatica del nostro pianeta

L’Effetto Serra nel sistema solare: Venere, Terra, Marte

Sommario dell’opera

Effetto serra: il nostro regolatore termico 3

Cenni sui pianeti rocciosi 4

Gli sconvolgimenti climatici su Venere 5

Anche su Marte c’è effetto serra! 6

L’effetto serra sulla Terra: “un’assicurazione per la vita” 7

L’evoluzione dell’atmosfera terrestre 8

Lo sviluppo sostenibile 10

Conclusione: l’importanza dell’effetto serra 11

Interviste ai planetologi James Kasting e François Raulin 11

Bibliografia 13

2 L’Effetto Serra nel sistema solare: Venere, Terra, Marte

1) Effetto serra: il nostro regolatore termico

L'effetto serra nel Sistema Solare è il risultato della presenza attorno a un pianeta di un'atmosfera che assorbe parte dei raggi infrarossi provenienti dalla superficie riscaldata dalle onde elettromagnetiche emesse dalla nostra stella. Il nome deriva per similitudine con quanto avviene nelle serre per la coltivazione.

Le radiazioni emesse dal suolo vengono assorbite dall'atmosfera e riemesse in tutte le direzioni possibili, anche verso il suolo stesso. Questo è un meccanismo fondamentale sulla Terra in quanto permette alla temperatura media superficiale di assestarsi a livelli superiori allo zero centigrado, garantendo condizioni favorevoli per la vita.

Quali sono le sostanze che causano questo fenomeno? Le principali sono l'anidride carbonica, il metano, l'ossido nitroso e il vapore d'acqua e sono chiamate "gas serra".

Spesso l'effetto serra viene associato a qualcosa di negativo. In realtà esso è un fenomeno fisico neutro: da una parte permette la vita sul nostro pianeta, dall'altra se si intensifica, ne causa il riscaldamento globale.

Allo stato attuale delle conoscenze si ritiene che nel Sistema Solare ci siano 4 corpi celesti (3 pianeti e un satellite) che presentano effetto serra: la Terra, Marte, Venere e Titano, satellite di Saturno. Per omogeneità di discorso concentriamo la nostra attenzione solo sui pianeti.

Schema esemplificativo sul funzionamento dell’effetto serra (Fonte: Internet)

3 L’Effetto Serra nel sistema solare: Venere, Terra, Marte

2) Cenni sui pianeti rocciosi

Il Sistema Solare è formato da otto pianeti propriamente detti che si dividono in:

• 4 rocciosi: Mercurio, Venere, Terra, Marte;
• 4 gassosi: Giove, Saturno, Urano, Nettuno.

Questi corpi celesti portano il nome di divinità greco-romane. L'analisi successiva concentra l'attenzione su temperatura superficiale e caratteristiche atmosferiche solo dei pianeti rocciosi.

I pianeti rocciosi del Sistema Solare: Mercurio, Venere, Terra e Marte (Fonte: NASA)

Mercurio

È il pianeta più piccolo del Sistema Solare. La sua superficie risulta molto craterizzata. Questo pianeta è praticamente sprovvisto di atmosfera (sono state scoperte alcune tracce di atmosfera, probabilmente frutto di materiale emesso dal Sole), di satelliti e di anelli. A causa della mancanza di atmosfera non approfondiremo ulteriormente il discorso su Mercurio. Basti dire che la sua temperatura varia dai 100K (-173°C) ai 700K (+473°C) man mano che il pianeta compie i suoi moti di rotazione e di rivoluzione. La media è di 440K (+167°C). L'accelerazione gravitazionale di Mercurio è 0,33 volte quella terrestre. Ciò significa che se un uomo di 70kg si pesasse sul pianeta più vicino al Sole, peserebbe circa 26kg.

Venere

Venere: è il pianeta gemello, per conformazione e dimensioni, della Terra. L'atmosfera di Venere è molto densa e spessa (attorno ai 65 km) e, come si vedrà più avanti, l'effetto serra su questo pianeta è molto evidente. Le temperature in media si aggirano sui 773K (con minime di 228K). L'accelerazione gravitazionale di Venere è 0,88 volte quella terrestre, quindi, ripetendo l'esperimento precedente, un uomo di 70kg sulla Terra, ne peserebbe circa 62 su Venere.

Terra

Il pianeta non ha bisogno di eccessive presentazioni e torneremo sulle sue caratteristiche geofisiche nel seguito.

L'atmosfera terrestre è spessa circa 80/90km, a seconda delle convenzioni utilizzate, ed è presente come su Venere l'effetto serra. In questo caso però il fenomeno ha permesso la vita sul pianeta per i motivi che vedremo. Basti pensare che senza effetto serra la temperatura media superficiale della Terra sarebbe di 255K (-18°C).

Marte

Marte: ha un'atmosfera molto rarefatta con temperatura medie superficiali abbastanza ridotte (la media 210K). Marte ha due satelliti naturali: Phobos e Deimos uno dei quali, Phobos, è destinato a schiantarsi sul pianeta tra circa 10 milioni di anni. Su Marte è presente l'effetto

4 L’Effetto Serra nel sistema solare: Venere, Terra, Marte

serra anche se con intensità minore rispetto alla Terra e soprattutto a Venere.

L'accelerazione gravitazionale è 0,376 volte quella terrestre: un uomo di 70kg sulla Terra, ne peserebbe circa 26 su Marte. Con lo sbarco della sonda Phoenix della NASA in data 26 Maggio 2008 sul Polo Nord del pianeta, gli scienziati potranno avere nuove importanti informazioni legate al clima marziano. La sonda è infatti in grado di comunicare temperatura, velocità del vento e pressione.

3) Gli sconvolgimenti climatici su Venere

Negli scorsi quarant'anni, ben 22 sonde hanno esplorato Venere. Le caratteristiche principali emerse sono la densissima atmosfera in cui sono presenti nubi di acido solforico e soprattutto, anidride carbonica a livelli esagerati (97/98%)*. Queste peculiarità provocano un effetto serra molto intenso, capace di trattenere la maggior parte del calore.

La pressione atmosferica al suolo di Venere è 90 volte più intensa che sulla Terra (90 atm = 90 000 hPa circa!). Per questo l'atterraggio di sonde spaziali sul pianeta è reso assai difficoltoso anche se negli anni '80, con il progetto Venera, i sovietici riuscirono nell'intento.

La sonda ebbe comunque una vita assai breve: soltanto due ore.

Tra il 1990 e il 1994 si è cominciato a comprendere meglio la struttura di Venere grazie alla sonda statunitense Magellan dotata di sofisticati radar che hanno cartografato tutta la superficie. La prima caratteristica venuta alla luce è la relativa povertà di crateri d'impatto, segno di un'intensa attività vulcanica avvenuta in tempi geologici recenti e forse presente ancora oggi. Esattamente come la Terra, il pianeta della divinità dell'amore ha un clima in continua evoluzione: esso è strettamente legato all'interazione tra fenomeni geologici e atmosferici.

Questa somiglianza tra atmosfera terrestre e venusiana ha permesso agli studiosi di poter approfondire le conoscenze sul nostro pianeta. Ad esempio, prima che il "buco dell'ozono" fosse stato individuato sulla Terra, gli scienziati avevano potuto verificare le conseguenze distruttive del cloro combinato con l'ossigeno studiando l'atmosfera di Venere.

Studiando Venere si è anche capito il grande ruolo che rivestono sulla Terra gli oceani, il plancton e le foreste nel ciclo dell'anidride carbonica. Sulla Terra la CO₂ è presente in grande quantità, ma per lo più disciolta nelle acque o fissata nelle rocce attraverso reazioni chimiche che coinvolgono i carbonati. Non è comunque ancora chiaro il reale motivo per cui il nostro pianeta "gemello" si sia evoluto così diversamente.

Le nubi su Venere si formano in maniera molto differente rispetto al modo in cui si formano sulla Terra.