Evidenze di un vasto oceano su Europa

La superficie di Europa ripresa dalla sonda Galileo della NASA. Sito web: http://www.jpl.nasa.gov/galileo/sepo. Image Credit: NASA/JPL.

L’astronomo Mike Brown, scopritore del pianeta nano Eris che ha comportato il declassamento di Plutone stesso a pianeta nano, ha trovato alcune forti evidenze sulla presenza di una falla sul satellite di Giove, Europa. Il suo oceano sotto la sua superficie potrebbe mescolarsi con la superficie ghiacciata, rendendo possibile la comprensione della sua composizione, senza dover immaginare di scavare sotto decine di chilometri di ghiaccio solido.

Per anni abbiamo guardato agli oceani di Europa come ad un potenziale habitat per la vita, ma questa scoperta non è un’evidenza di vita sul satellite gioviano,, bensì ci permette di avere nuove interessanti informazioni su Europa e di guardarlo con occhi diversi.

Questa evidenza, che la superficie ghiacciata e l’oceano sotto la sua superficie sono in contatto, deriva da una serie di deduzioni logiche che elenchiamo qui sotto.

Europa è un satellite di 3120 chilometri di diametro, circa un quarto delle dimensioni della Terra, cioè pari alle dimensioni della Luna. Vi sono molte evidenze che vi sia un oceano che ricopre tutto il satellite con una profondità di 100 chilometri sotto la superficie ghiacciata. Le immagini riprese dalle sonde spaziali mostrano che la superficie è suddivisa in una sorta di banchi di ghiaccio. Ci sono anche pochissimi crateri, il che comporta che la superficie è ancora giovane, e sono gradualmente emersi da una sorta di erosione, probabilmente per spostamento, con lastre di ghiaccio che galleggiavano sul mare.

Vi sono ragioni più tecniche per supportare l’esistenza di grandi quantità di acqua sotto la superficie, la maggiore parte degli astronomi è convinta di questo.

L’acqua viene mantenuta allo stato liquido per riscaldamento da parte delle forze mareali legate all’azione della gravità del suo pianeta massiccio, Giove. Ma dobbiamo capire che tipo di acqua vi può essere su Europa. Salata, acida, pura? Un suggerimento è che la densità di Europa è maggiore di quella delle rocce, il che indica che ha un nucleo denso (l’acqua è meno densa della roccia, perciò per avere un’alta densità media deve esserci un sacco di roccia nel suo nucleo). Quando si buttano delle rocce in acqua esse si dissolvono, perdendo alcune sostanze chimiche. Ciò rende improbabile che l’oceano sia formato di acqua fresca.

I nuovi dati ottenuti da Brown e dal suo collega Kevin Hand mostrano che l’oceano è molto simile a quello della Terra: salato. Vediamo come Brown sia riuscito ad arrivare a questo risultato.

1. Europa orbita attorno a Giove in 3,5 giorni, e ruota attorno al suo asse nello stesso periodo di tempo. Questo implica, come nel caso della nostra Luna, che un emisfero guarda sempre in una direzione (come nel caso del vetro “anteriore” di un’automobile) e l’altro in direzione opposta (il lunotto “posteriore” dell’auto). La composizione chimica delle due metà di Europa sono differenti: l’emisfero “posteriore” ha un sacco di zolfo, l’emisfero “anteriore” ne ha pochissimo.

2. Io, un’altra luna di Giove, ha un sacco di zolfo. E’ ricco anche di vulcani che emettono zolfo e che viene trascinato dal potente campo magnetico di Giove. Giove ruota in 10 ore, molto più velocemente di Europa, e ciò significa che il campo magnetico raggiunge Europa, colpendo quest’ultimo “da dietro” e lasciando cadere dello zolfo sul satellite.

3. Brown e Hand, utilizzando il gigantesco Keck Telescope di 10 metri di diametro, hanno scoperto la presenza di solfato di magnesio, MgSO4, un minerale chiamato epsomite, sull’emisfero “posteriore” di Europa ma non nell’altra metà. Questo non era mai stato visto prima, anche dalle sonde inviate sulla Luna.

4. Magnesio. Ci si aspetta che provenga dalle rocce, che non sono presenti affatto sulla superficie di Europa. L’unico posto dove si possono trovare delle rocce è in profondità sotto la superficie, nell’acqua, dove sciolgono i loro minerali.

5. Per cui il magnesio ha origine dalle rocce, si dissolve in acqua nell’oceano sottostante la superficie ghiacciata, in qualche modo raggiunge la superficie e si mescola con lo zolfo sulla superficie di Europa trasportato dal campo magnetico di Giove. Questo permette che si formi il solfato di magnesio.

6. Sembra improbabile che il magnesio esista solamente sull’emisfero “posteriore”. Più probabile che copra l’intera superficie e noi vediamo il solfato di magnesio sull’emisfero “anteriore” perché è da lì che lo zolfo arriva dallo spazio con sufficiente energia da trasformarlo in MgSO4. Inoltre non esisterebbe sotto forma di grandi mucchi di magnesio prima di legarsi allo zolfo, ma è più probabile che sia parte di qualche altre elemento chimico. L’oceano sotto la superficie avrebbe sia un sacco di zolfo sia un sacco di cloro, a causa della natura delle rocce del nucleo. Brown e Hand hanno visto solfati solo su una parte di Europa, che sarebbe strano se lo zolfo fosse venuto da sotto la superficie, perché altrimenti si troverebbe ovunque. Questo comporta che nell’acqua dev’esserci più cloro che zolfo. Che a sua volta rende più probabile il fatto che sia il magnesio ad uscire sotto forma d cloruro di magnesio, MgCl2, quello che i chimici chiamano sale, dato che si scioglie nell’acqua.

7. Anni fa Brown rilevò sodio e potassio in un gas molto sottile sopra la superficie. Un’atmosfera, anche se sottilissima. Questo dovrebbe essere collegato con la superficie, forse con la radiazione alimentata dal campo magnetico di Giove. Come si può formare sodio e potassio sulla superficie di Europa? Probabilmente, arriva dall’oceano sotto la superficie del pianeta. Mentre la superficie viene coperta di MgCl2, e con ottime probabilità si può ipotizzare un oceano salato, ricco di cloruro di sodio (ossia, il classico sale da cucina) e cloruro di potassio (comune nel caso in cui si sta facendo una dieta a basso contenuto di sodio).

8. Un’altra cosa importante è che Brown con la studentessa Sarah Horst, cercò il magnesio nell’atmosfera di Europa e non lo trovò. Questo comporta che debba essere una componente minore della superficie. La ragione per cui lo si vede nella parte “posteriore” del satellite è perché il solfato di sodio e il solfato di potassio sono più facile da strappare dalla superficie per radiazioni. Vi è più solfato di magnesio lì, perché fatica ad andarsene per irraggiamento dalla superficie. C’è più solfato di magnesio perché tende a rimanervi con maggiore facilità. E’ come l’evoluzione. Inoltre, i cloruri sono difficili da individuare, motivo per cui essi non sono chiaramente visibili ovunque su Europa. Sono quasi certamente lì, solo che, in realtà, non solo facilmente visibili.

Riassumendo:

le nuove osservazioni sembrano indicare che vi sia un oceano sotto la superficie di Europa con acqua salata ricca di sodio, potassio e cloruro di magnesio. Raggiunge la superficie in qualche modo, e sull’emisfero posteriore si compone con lo zolfo proveniente da Io che è dotato di alta velocità, formando dei solfati. Il solfato di sodio e di potassio vanno via, lasciando dietro di sé i solfati di magnesio.

Il fatto che “arrivi in superficie in qualche modo” è estremamente intrigante. Ciò significa che l’acqua sotto la superficie e il ghiaccio sopra la superficie possono mescolarsi. Forse dalle crepe tra gli strati di ghiaccio, o forse dai geyser deboli, versioni meno intense di quello che osserviamo su Encelado, una luna di Saturno. Il meccanismo esatto non è ancora noto, e sarà il futuro lavoro dei ricercatori, di Brown e dei suoi colleghi. Ma la conclusione evidente è che il liquido interno e il solido esterno si mescolano.

Se vogliamo capire di che cos’è fatto l’oceano sotto la superficie di Europa, non ci resta che fare una perforazione di chilometri di ghiaccio. Alcune missioni sono state proposte per fare questo tipo di perforazioni. Tutto quello che dobbiamo fare è di costruire telescopi migliori da terra, oppure inviare sonde sofisticate per osservare da vicino. Scavare sulla superficie sarebbe la cosa migliore, naturalmente, ma non è poi così urgente.

Su Europa vi è acqua salata calda, interessanti elementi chimici (il carbonio, che è alla base delle molecole, le cosiddette molecole organiche, è stato trovato su due altre lune di Giove e quindi ci si aspetta di trovarle anche su Europa), ed energia fornita sia dalle maree che dall’intenso campo magnetico di Giove. Non vi sono evidenze dirette per forme di vita su Europa, ma ora gli ingredienti sembrano siano tutti presenti, e la nuova osservazione indica che la superficie e l’interno di Europa possono mescolarsi. Tra Europa ed Encelado (e forse anche Titano) le prospettive per la ricerca di un qualche forma di vita nel nostro Sistema Solare al di fuori della Terra sono molto, molto interessanti.

Brown M. E. & Hand K. P., « Salts and Radiation Products on the Surface of Europa », 2013, ApJ, 145 :110 (7pp) ; disponibile su IOP Science : http://dx.doi.org/10.1088/0004-6256/145/4/110. Articolo disponibile su: http://www.gps.caltech.edu/~mbrown/papers/ps/europa-osiris.pdf

Fonte Bad Astronomy: http://www.slate.com/blogs/bad_astronomy/2013/03/06/europa_s_ocean_evidence_of_jupiter_s_moon_ocean_found_on_the_surface.html ;

Mike Brown’s Planets- Blog di Mike Brown – Sea Salt (part 1): http://www.mikebrownsplanets.com/2013/03/sea-salt-part-1.html ; Sea Salt (part 2): http://www.mikebrownsplanets.com/2013/03/sea-salt-part-1.html ; Sea Salt (part 3): http://www.mikebrownsplanets.com/2013/03/normal-0-false-false-false-en-us-x-none_5.html .

Altre informazioni: Perossido di idrogeno su Europa, nuove ipotesi per la vita: http://tuttidentro.wordpress.com/2013/04/07/perossido-di-idrogeno-su-europa-nuove-ipotesi-per-la-vita/

Occhi puntati su Europa: http://tuttidentro.wordpress.com/2013/01/07/gli-occhi-della-nasa-puntati-su-europa/ .

Daily Galaxy: New Evidence Found for Europa’s Vast Ocean – Increases Potential for Life – http://www.dailygalaxy.com/my_weblog/2013/03/new-evidence-found-for-europas-vast-ocean-increases-potential-for-life.html

Sabrina