La luna di Giove Europa è considerata un ottimo candidato per la ricerca della vita. La luna ghiacciata ha un oceano sotterraneo e le prove indicano che è caldo, salato e ricco di chimica adatta per la vita.
Se Europa possa o meno sostenere la vita nel suo oceano sotterraneo è oggetto di un dibattito sostanzialmente bloccato fino a quando la NASA non invierà lì la prevista missione Europa Clipper.
La missione su Europa è stata progettata meticolosamente e la NASA basa parte del progetto su quelle domande specifiche degli scienziati cui vogliono che il Clipper risponda. Quindi gli scienziati stanno studiando diversi aspetti di Europa ed eseguendo simulazioni per mettere a punto le domande che deve porre la missione.
L’ossigeno è al centro di una di queste domande. Potrebbe essere l’ultimo tassello per comprendere l’abitabilità di Europa. 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 ha un’abbondanza di acqua nel suo oceano sotterraneo. Europa ha più acqua degli oceani della Terra.
Ha anche i nutrienti chimici necessari. La vita ha bisogno di energia e la fonte di energia di Europa è la marea gravitazionale creata da Giove, che riscalda il suo interno e impedisce all’oceano di congelarsi. Questi sono fatti abbastanza interessanti per la maggior parte degli scienziati.
La luna ghiacciata ha 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 dovrebbe trovarsi nel suo vasto oceano.
Come può l’ossigeno passare dalla superficie all’oceano?
Secondo un nuovo studio, le pozze di acqua salata nel guscio ghiacciato di Europa potrebbero trasportare l’ossigeno dalla superficie all’oceano. La lettera di ricerca è “Downward Oxidant Transport Through Europa’s Ice Shell by Density-Driven Brine Percolation“, pubblicata sulla rivista Geophysical Research Letters .
L’autore principale è Marc Hesse, professore presso il Dipartimento di scienze geologiche della UT Jackson School of Geosciences.
Queste pozze salmastre esistono in punti della crosta dove parte del ghiaccio si scioglie a causa delle correnti di convezione nell’oceano. Il famoso terreno caotico di Europa si forma sopra queste pozze.
( NASA/JPL-Caltech/Kevin M. Gill )
Il terreno caotico copre circa il 25% della superficie ghiacciata di Europa. È il luogo in cui creste, crepe, faglie e pianura si uniscono confusamente.
Non c’è una chiara comprensione delle cause esatte del terreno caotico, sebbene sia probabilmente correlato al riscaldamento e allo scioglimento irregolare del sottosuolo. Alcune delle immagini più iconiche di Europa mettono in risalto questa interessante caratteristica.
Gli scienziati ritengono che la calotta glaciale di Europa abbia uno spessore compreso tra 15 e 25 chilometri. 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 assorbire l’ossigeno di superficie e, nel tempo, possono fornire grandi quantità di ossigeno all’oceano sotterraneo più profondo.
“La nostra ricerca mette questo processo nel regno del possibile“, ha affermato Hesse. “Fornisce una soluzione a quello che è considerato uno dei problemi in sospeso dell’abitabilità dell’oceano sotterraneo Europa“.
I ricercatori hanno mostrato come l’ossigeno viene trasportato attraverso il ghiaccio nella loro simulazione.
(Assia et al., Geophys. Res. Lett., 2022) – Questa figura mostra come gli ossidanti vengono generati e distribuiti nel ghiaccio superficiale di Europa. La radiolisi sputterizza H 2 O in H 2 e O, con O che si ricombina in O 2 . Parte dell’O 2 viene rilasciata nell’atmosfera lunare, ma la maggior parte ritorna alla gelida regolite ed è intrappolata nelle bolle. Le bolle sono il serbatoio dominante vicino alla superficie per gli ossidanti. Nel corso di migliaia di anni, le bolle possono arrivare fino all’oceano.
La salamoia carica di ossigeno si sposta nell’oceano sotterraneo tramite porosità. Questa porosità permette il trasporto della 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 del tutto chiara. Ma gli scienziati pensano che le risalite convettive causate dal riscaldamento delle maree sciolgano parzialmente il ghiaccio, manifestandosi come il confuso 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 delle risalite 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 su risalite diapiriche, è plausibile che il ghiaccio sottostante sia parzialmente fuso“, afferma il documento. La presenza di NaCl nel ghiaccio di collegamento probabilmente aumenta lo scioglimento.
La superficie di Europa è molto fredda ma non abbastanza fredda da ricongelare così rapidamente che l’ossigeno non possa essere trasportato nella salamoia. Ai poli lunari, la temperatura non supera mai i meno 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 solido, il ghiaccio sotto di esso è convettivo, il che ritarda il congelamento. E alcune ricerche mostrano che il fondale marino potrebbe essere vulcanico.
Lo studio afferma che circa l’86% dell’ossigeno assorbito dalla superficie di Europa arriva nell’oceano. Nel corso della storia della luna, quella percentuale potrebbe essere ampiamente variata. Ma la stima più alta prodotta dal modello dei ricercatori crea un oceano ricco di ossigeno molto simile a quello terrestre. Potrebbe esserci qualcosa che vive sotto il ghiaccio?
“È allettante pensare a una specie di organismo aerobico che vive appena sotto il ghiaccio“, ha affermato il coautore Steven Vance, ricercatore presso il Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA e supervisore del suo Planetary Interiors and Geophysics Group.
Kevin Hand è uno dei tanti scienziati fortemente interessati a Europa, al suo potenziale per la vita e all’imminente missione Europa Clipper. Hand è uno scienziato della NASA/JPL il cui lavoro si concentra su Europa. Spera che Hesse e i suoi colleghi ricercatori abbiano risolto il problema dell’ossigeno negli oceani ghiacciati della luna.
“Sappiamo che Europa ha composti utili come l’ossigeno sulla sua superficie, ma quelli arrivano nell’oceano sottostante, dove la vita può usarli?” ha chiesto. “Nel lavoro di Hesse e dei suoi collaboratori la risposta sembra essere sì“.
Quali domande può porre Europa Clipper che potrebbero confermare questi risultati?
Europa Clipper è la prima missione dedicata ad Europa. Pensiamo di sapere molte cose su Europa che non siamo ancora in grado di confermare. Il Clipper è progettato per affrontare tre obiettivi più grandi:
- 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 terreno caotico.
- Determinare lo spessore del guscio di ghiaccio e se c’è davvero acqua liquida sotto di esso. Determinare anche il modo in cui l’oceano interagisce con la superficie: c’è qualcosa nell’oceano che sale verso l’alto attraverso il guscio? Qualche materiale dalla superficie si fa strada nell’oceano?
Quest’ultimo punto parla del potenziale trasporto di ossigeno dalla superficie all’oceano. Europa Clipper porterà dieci strumenti che lavoreranno insieme per rispondere a queste domande.
Il MAss SPectrometer for Planetary EXploration/Europa (MASPEX) è particolarmente interessante per indagare il trasporto di ossigeno su Europa.
“MASPEX otterrà risposte cruciali dai gas vicino a Europa, come la chimica della superficie, l’atmosfera e il sospetto oceano di Europa”, spiega la pagina web dello strumento. “MASPEX studierà come la radiazione di Giove altera i composti della superficie di Europa e come la superficie e l’oceano si scambiano materiale“.
MASPEX, e il resto degli strumenti di Europa Clipper, potrebbero confermare il trasporto di ossigeno dalla superficie all’oceano, dove la vita potrebbe usarlo se esistesse.
Ma dovremo aspettare un po’.
Il lancio di Europa Clipper è previsto per ottobre 2024 e non raggiungerà il sistema di Giove fino al 2030. Una volta lì, la sua fase scientifica dovrebbe durare quattro anni. Quindi potremmo dover aspettare fino al 2034 prima di avere tutti i dati.
