Un nuovo studio ha dimostrato come l’ossigeno, altro elemento chiave della vita, possa scendere nel sottosuolo di Europa per raggiungere l’oceano interno.

La luna di Giove, Europa, è un ottimo candidato nella ricerca della vita. La luna ghiacciata ha un oceano sotterraneo le cui prove sinora ottenute indicano che è caldo, salato e ricco di chimica compatibile con la vita. Una nuova ricerca ha mostrato che la luna sta attirando l’ossigeno presente sulla superficie al di sotto del guscio di ghiaccio, dove potrebbe nutrire forme di vita semplici.

Che Europa possa o meno sostenere la vita nel suo oceano sotterraneo è ancora in discussione e il dibattito rimarrà sostanzialmente bloccato fino la sonda Europa Clipper non ci fornirà tutte le risposte che ci servono.

La missione su Europa deve essere progettata in ogni particolare e la NASA basa parte del progetto su domande specifiche a cui gli scienziati vogliono che la sonda trovi risposta, non basta inviare un veicolo spaziale su Europa e dirgli semplicemente di “trovare la vita”. Per questo motivo gli scienziati stanno studiando diversi aspetti di Europa ed eseguendo simulazioni per mettere a punto le domande che devono porre alla missione.

L’ossigeno è al centro di una di queste domande e potrebbe essere l’ultimo tassello per comprendere l’abitabilità di Europa.

Conamara Chaos di Europa
Un mosaico della regione Conamara Chaos di Europa, ripreso dalla sonda Galileo, con il caratteristico chaos terrain. Credit: NASA\JPL

L’ossigeno come elemento chiave

Europa ha, o pensiamo che abbia, la maggior parte di ciò di cui la vita ha bisogno per sostenersi. L’acqua è l’ingrediente principale e ne ha in abbondanza nel suo oceano sotterraneo che ne contiene perfino di più che gli oceani della Terra. E possiede anche i nutrienti chimici necessari. La vita ha bisogno di energia e la fonte di energia di Europa è l’interazione gravitazionale con Giove, che riscalda il suo interno e impedisce all’oceano di congelarsi.

Questi sono fatti abbastanza consolidati per la maggior parte degli scienziati.

Ma la luna ghiacciata presenta anche ossigeno sulla sua superficie, un altro intrigante accenno di abitabilità. L’ossigeno viene generato quando la luce solare e le particelle cariche di Giove colpiscono la superficie della luna. Ma c’è un problema: la spessa coltre di ghiaccio di Europa è una barriera tra l’ossigeno e l’oceano. La superficie di Europa è congelata, quindi qualsiasi forma di vita potrebbe trovarsi soltanto nel suo vasto oceano.

Quindi come può l’ossigeno passare dalla superficie all’oceano?

Secondo una nuova ricerca, sarebbero le pozze di acqua salata nel guscio ghiacciato di Europa a trasportare l’ossigeno dalla superficie all’oceano.

Queste pozze salmastre esistono in punti del guscio congelato dove parte del ghiaccio si scioglie a causa delle correnti di convezione nell’oceano. Il famoso e fotogenico “chaos terrain” di Europa si forma proprio sopra queste pozze.

La regione caotica copre circa il 25% della superficie ghiacciata di Europa ed è il luogo in cui creste, crepe, faglie e pianure si fondono insieme. Non c’è una chiara comprensione delle cause esatte che portano alla formazione di questo terreno, sebbene sia probabilmente correlato al riscaldamento e allo scioglimento irregolari del sottosuolo. Alcune delle immagini più iconiche di Europa mettono in risalto questa caratteristica affascinante.

Gli scienziati ritengono che la calotta glaciale di Europa abbia uno spessore compreso tra 15 e 25 km e uno studio del 2011 ha scoperto che il terreno caotico su Europa potrebbe trovarsi sopra vasti laghi di acqua liquida a soli 3 km sotto il ghiaccio. Questi laghi non sono direttamente collegati all’oceano sotterraneo, ma possono defluire in essi. Secondo questo nuovo studio, i laghi salmastri possono mescolarsi con l’ossigeno di superficie e, nel tempo, possono fornire grandi quantità di ossigeno all’oceano sotterraneo più profondo.

Europa
Quando le particelle cariche colpiscono la superficie di Europa, dividono le molecole d’acqua. L’idrogeno più leggero fluttua nello spazio, ma l’ossigeno rimane indietro. Se l’ossigeno in qualche modo raggiunge l’oceano, potrebbe fornire energia chimica per la vita microbica.  Credit: NASA

Il trasporto dell’ossigeno su Europa

I ricercatori hanno mostrato come l’ossigeno viene trasportato attraverso il ghiaccio nella loro simulazione. La salamoia carica di ossigeno si sposta nell’oceano sotterraneo in un’onda di porosità. Un’onda di porosità trasporta la salamoia attraverso il ghiaccio allargando momentaneamente i pori del ghiaccio prima di richiudersi rapidamente. Nel corso di migliaia di anni, queste onde di porosità trasportano la salamoia ricca di ossigeno nell’oceano.

La relazione tra terreno caotico e trasporto di ossigeno non è però del tutto chiara. 

Ma gli scienziati pensano che le risalite convettive causate dal riscaldamento delle maree sciolgano parzialmente il ghiaccio, manifestando il terreno caotico sulla superficie. Il ghiaccio sotto la salamoia deve essere fuso o parzialmente fuso affinché la salamoia ricca di ossigeno possa defluire nell’oceano. “Affinché queste salamoie possano drenare, il ghiaccio sottostante deve essere permeabile e quindi parzialmente fuso. Studi precedenti mostrano che il riscaldamento delle maree aumenta la temperatura di risalita nella parte convettiva del guscio di ghiaccio di Europa fino al punto di fusione del ghiaccio puro”, scrivono gli autori.

Dato che i terreni caotici probabilmente si formano con le risalite dei diapiri, è plausibile che il ghiaccio sottostante sia parzialmente fuso con la presenza di cloruro di sodio nel ghiaccio di collegamento che probabilmente aumenta lo scioglimento.

La superficie di Europa è molto fredda, ma non abbastanza fredda da ricongelarsi così rapidamente da impedire che l’ossigeno venga trasportato nella salamoia. Ai poli lunari, la temperatura non supera mai i -220° C, ma i risultati del modello dimostrano che il ricongelamento in superficie è troppo lento per arrestare il drenaggio della salamoia e impedire il rilascio di ossidante nell’oceano interno.

Sebbene il ghiaccio superficiale di Europa sia congelato solido, il ghiaccio sotto di esso è convettivo, il che ritarda il congelamento. E alcune ricerche mostrano persino che il fondale marino potrebbe essere vulcanico.

Secondo lo studio, circa l’86% dell’ossigeno assorbito dalla superficie di Europa riesce ad arrivare all’oceano. Nel corso della storia della luna, quella percentuale potrebbe essersi spostata ampiamente. Ma la stima più alta prodotta dal modello dei ricercatori crea un oceano ricco di ossigeno molto simile a quello terrestre.

Europa Clipper
Rappresentazione artistica di Europa e Giove basata su immagini inviate da un’astronave in visita. Credito: NASA/JPL-Caltech

La presenza della vita

Potrebbe dunque esserci qualcosa che vive sotto il ghiaccio?

Sappiamo che Europa ha composti utili come l’ossigeno sulla sua superficie e, secondo questa ricerca, dovrebbero essere in grado di raggiungere il sottosuolo. Quali domande potrà quindi porre Europa Clipper che potrebbero confermare questi risultati?

Europa Clipper è la prima missione dedicata interamente alla luna Europa, pensiamo di sapere molte cose su di essa che non siamo stati in grado di confermare e la sonda è progettata per tre obiettivi principali:

  • Indagare sulla composizione dell’oceano per determinare se ha i componenti necessari per sostenere la vita.
  • Indagare sulla geologia della luna per capire come si è formata la superficie, compreso il chaos terrain.
  • Determinare lo spessore del guscio di ghiaccio e se c’è acqua liquida all’interno e sotto di esso. Stabilire anche il modo in cui l’oceano interagisce con la superficie: c’è qualcosa nell’oceano che sale verso l’alto attraverso il guscio? O è qualche materiale dalla superficie a farsi strada verso l’oceano?

E quest’ultimo punto riguarda proprio il potenziale trasporto di ossigeno dalla superficie all’oceano

Il lancio di Europa Clipper è previsto per ottobre 2024 e impigherà circa 5 anni e mezzo di viaggio per raggiungere il sistema di Giove. Una volta in loco, la sua fase scientifica dovrebbe durare quattro anni, perciò le risposte tanto attese potrebbero arrivare nel 2034.                     

Riferimenti: UniverseToday

Passione Astronomia partecipa al Programma Affiliazione Amazon EU, che consente ai siti di percepire una commissione pubblicitaria pubblicizzando e fornendo link al sito Amazon.it