Alla scoperta di Europa, una delle lune più interessanti di Giove. La presenza di un oceano di acqua liquida ormai è una certezza

Decenni fa, la fantascienza offriva uno scenario ipotetico: e se la vita aliena prosperasse in un oceano sotto la superficie ghiacciata di Europa la luna di Giove? L’idea ha portato Europa alla ribalta alimentando l’immaginazione delle persone sia all’interno che all’esterno della comunità scientifica. Quella fantasia, tuttavia, oggi può essere reale.

L’oceano di acqua liquida

Dai telescopi terrestri, gli scienziati sapevano che la superficie di Europa è principalmente ghiaccio d’acqua ed hanno trovato prove evidenti che sotto la crosta di ghiaccio si trova un oceano di acqua liquida o ghiaccio fangoso. Nel 1979 i due veicoli spaziali Voyager attraversarono il sistema gioviano, fornendo i primi indizi sul fatto che Europa potesse contenere acqua liquida. Le successive osservazioni dei telescopi terrestri, insieme alla sonda Galileo e ai telescopi spaziali, hanno aumentato la fiducia degli scienziati per la presenza di un oceano.

La superficie di Europa ripresa dalla sonda Galileo
La superficie di Europa ripresa dalla sonda Galileo. Credit: NASA/JPL-Caltech/SETI Institute

Gli studiosi pensano che il guscio di ghiaccio di Europa abbia uno spessore da 15 a 25 chilometri, che galleggia su un oceano profondo da 60 a 150 chilometri. Quindi, mentre Europa ha solo un quarto del diametro della Terra, il suo oceano può contenere il doppio di acqua rispetto a tutti gli oceani del nostro pianeta messi insieme. L’oceano vasto e profondo è ampiamente considerato il luogo più promettente per cercare la vita oltre la Terra. Una sonda potrebbe persino essere in grado di campionare l’oceano senza atterrare sulla superficie della luna perché è possibile che l’oceano stia fuoriuscendo nello spazio.

I pennacchi di Europa

Sono stati osservati “pennacchi” grazie telescopio spaziale Hubble ed ad una rianalisi di alcuni dati della navicella spaziale Galileo. Le osservazioni hanno suggerito la possibilità che pennacchi d’acqua vengano espulsi a 160 chilometri sopra la superficie di Europa. Nel novembre 2019, un gruppo di ricerca internazionale guidato dalla NASA ha annunciato di aver rilevato direttamente il vapore acqueo per la prima volta sopra la superficie di Europa. Il team ha misurato il vapore usando uno spettrografo all’Osservatorio Keck alle Hawaii che misura la composizione chimica delle atmosfere planetarie attraverso la luce infrarossa. In questo articolo, ecco un approfondimento sulla questione.

Pennacchi Europa
I “pennacchi” su Europa. Credit: NASA

La sonda Cassini ha eseguito l’impresa di campionare i pennacchi della luna Encelado di Saturno, che è noto per avere un oceano che “spruzza nello spazio”. Ciò potrebbe essere fatto anche per Europa con una futura sonda spaziale. I campioni dell’oceano della luna potrebbero congelarsi alla base del guscio, dove il ghiaccio entra in contatto con l’oceano. Man mano che il guscio di ghiaccio si distorce e si flette grazie alle forze di marea, si eleva un ghiaccio più caldo e meno denso, portando i campioni dell’oceano in superficie. Lì un veicolo spaziale potrebbe analizzarlo a distanza, usando vari strumenti.

Europa
Struttura interna di Europa

Potenziale per la vita

La vita come la conosciamo sembra avere tre requisiti principali: acqua liquida, gli elementi chimici appropriati e una fonte di energia. Gli astrobiologi, scienziati che studiano l’origine, l’evoluzione e il futuro della vita nell’universo, credono che Europa abbia abbondante acqua e i giusti elementi chimici, ma una fonte di energia è difficile da confermare. Sulla Terra, sono state trovate forme di vita nei pressi di vulcani sotterranei, sfoghi di acque profonde e altri ambienti estremi. Queste forme di vita “estremofile” forniscono agli scienziati indizi su come la vita potrebbe essere in grado di sopravvivere sotto il guscio di ghiaccio di Europa. La vita sulla luna potrebbe essere rappresentata da microbi o forse da qualcosa di più complesso. 

Europa e Giove ripresi dalla sonda Voyager 1. Credit: NASA, Voyager 1, JPL, Caltech

Dimensioni e distanza

Con un diametro equatoriale di 3.100 chilometri, Europa ha circa il 90% delle dimensioni della Luna della Terra. Quindi se sostituissimo la nostra Luna con Europa, avrebbe all’incirca le stesse dimensioni nel cielo terrestre, ma sarebbe molto più luminosa. La superficie di Europa è fatta di ghiaccio d’acqua e quindi riflette 5,5 volte la luce solare rispetto alla Luna. Europa orbita attorno a Giove a circa 671.000 chilometri dal pianeta, il quale orbita attorno al Sole a una distanza di circa 780 milioni di chilometri, o 5,2 unità astronomiche (AU). Una UA è la distanza dalla Terra al Sole (150 milioni di chilometri). La luce del Sole impiega circa 45 minuti per raggiungere Europa e per l’enorme distanza, la luce solare è circa 25 volte più debole nel sistema gioviano rispetto alla Terra.

Orbita e rotazione

Europa orbita attorno a Giove ogni 3,5 giorni ed è in rotazione sincrona. Questo significa che mostra sempre la “stessa faccia” al re dei pianeti. Giove impiega circa 4.333 giorni terrestri (o circa 12 anni terrestri) per compiere una rivoluzione (un anno gioviano). L’equatore di Giove (e il piano orbitale delle sue lune) sono inclinati rispetto al percorso orbitale di Giove attorno al Sole di soli 3 gradi (la Terra è inclinata di 23,5 gradi). Questo significa che Giove gira quasi in posizione verticale in modo che il pianeta, così come le altre svariate lune, non abbiano stagioni estreme come altri pianeti.

La risonanza orbitale di Ganimede, Europa e Io. Credit: Henrykus

Le lune di Giove Io, Europa e Ganimede sono in quella che viene chiamata risonanza orbitale. Per ogni rivoluzione di Ganimede attorno a Giove, Europa orbita due volte e Io orbita quattro volte. Nel tempo, le orbite della maggior parte dei grandi satelliti o pianeti tendono a diventare circolari, ma nel caso di questi tre satelliti, la risonanza produce un’eccentricità forzata poiché i satelliti si allineano l’uno con l’altro negli stessi punti delle loro orbite più e più volte. Si scambiano solo un “piccolo rimorchio gravitazionale” che impedisce alle loro orbite di diventare circolari.

La sonda Juno riprende Giove, Io ed Europa. Credit: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Roman Tkachenko

Poiché l’orbita di Europa è ellittica, la sua distanza da Giove varia e il lato vicino della luna sente la gravità di Giove più forte del suo lato lontano. L’entità di questa differenza cambia con l’orbita di Europa, creando maree che allungano e contraggono la superficie della luna. Le maree probabilmente creano le fratture superficiali. Se esistesse l’oceano di Europa, il riscaldamento delle maree potrebbe anche portare ad attività vulcanica o idrotermale (producendo sostanze nutritive) sul fondo del mare, rendendolo un habitat ideale per le forme di vita.

Io, Europa,Ganimede e Callisto. Credit: NASA

Formazione

I grandi satelliti galileiani di Giove (Io, Europa, Ganimede e Callisto) probabilmente si sono formati da materiale residuo dopo che Giove si era condensato dalla nuvola iniziale di gas e polvere che circonda il Sole, all’inizio della storia del sistema solare. Queste quattro lune hanno probabilmente la stessa età del resto del sistema solare, circa 4,5 miliardi di anni.

In effetti, i satelliti galileiani sono talvolta chiamati un “mini sistema solare” poiché si sono formati dagli “avanzi di Giove” in modo simile a come la Terra e altri pianeti si sono formati dal gas e dalla polvere lasciati dalla formazione del nostro Sole. Le somiglianze non finiscono qui. Ogni pianeta nel sistema solare interno è meno denso del loro vicino: Marte è meno denso della Terra, che è meno densa di Venere, che è meno denso di Mercurio. Le lune galileiane seguono lo stesso principio, essendo meno dense quanto più sono lontane da Giove. La ridotta densità a maggiori distanze è probabilmente dovuta alla temperatura: il materiale più denso, roccioso e metallico si condensa prima vicino a Giove o al Sole, mentre il materiale ghiacciato più leggero si condensa solo a distanze più grandi dove la temperatura è più bassa.

Io e Europa
Io, Europa e Giove. Credit: NASA/JPL

La distanza da Giove determina anche l’effetto mareale. Io, il più vicino a Giove, viene riscaldato così tanto che è il corpo vulcanicamente più attivo nel sistema solare. Europa ha uno strato di ghiaccio e acqua ed un interno roccioso e metallico, mentre Ganimede e Callisto hanno molto ghiaccio d’acqua e dunque una densità inferiore.

Questa immagine mostra due foto di Europa. L’immagine a sinistra mostra l’aspetto con colore naturale. 
L’immagine a destra è una versione composita di falsi colori. Credit: NASA / JPL / DLR

Superficie di Europa

La superficie di ghiaccio d’acqua di Europa è attraversata da lunghe fratture lineari. Ci sono pochi crateri e la superficie di questa luna non sembra avere più di 40-90 milioni di anni: è giovane in termini geologici (la superficie di Callisto è stimata in alcuni miliardi di anni). Lungo le numerose fratture di Europa cosparse di chiazze, c’è un materiale bruno-rossastro la cui composizione non è del tutto nota. Probabilmente contiene sali e composti dello zolfo che sono stati mescolati con il ghiaccio d’acqua e modificati dalle radiazioni. Le lunghe fratture sono spesso larghe solo 1 -2 chilometri ma possono estendersi per migliaia di chilometri attraverso la superficie di Europa. Alcune di queste fratture si sono accumulate in rilievi alti centinaia di metri, mentre altre sembrano essersi separate in larghe bande di fratture multiple parallele. 

Fratture
Le “fratture” su Europa. Credit: NASA/JPL-Caltech/SETI Institute

Atmosfera e magnetosfera

Europa ha solo una tenue atmosfera di ossigeno, ma nel 2013, la NASA ha annunciato la presenza di acqua nello spazio (grazie al telescopio spaziale Hubble). Ciò significherebbe che la luna è geologicamente attiva. Una delle più importanti misurazioni effettuate dalla missione Galileo ha mostrato come il campo magnetico di Giove si interrompa nello spazio attorno ad Europa. La misurazione implica che uno speciale tipo di campo magnetico viene creato all’interno di Europa da uno strato profondo di alcuni fluidi elettricamente conduttivi sotto la superficie. Basandosi sulla composizione ghiacciata di Europa, gli scienziati pensano che il materiale più probabile per crearlo sia proprio un oceano di acqua salata, e questo risultato del campo magnetico è un’ulteriore prova dell’esistenza di un oceano.

Riferimenti:

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