Encelado, una delle lune di Saturno, è stato identificato come un mondo oceanico attivo fin dal 2005. Questo avvenne quando la missione Cassini rivelò l’esistenza di giganteschi pennacchi di vapore acqueo che eruttavano dalle profondità oceaniche attraverso ampie fratture presenti sulla sua superficie.
Encelado: un mondo oceanico attivo
Questi pennacchi sono alimentati dall’energia generata dalle interazioni mareali con Saturno. Questo fenomeno flette l’interno della luna, provocandone una leggera compressione e un allungamento. Tale processo di riscaldamento mareale mantiene l’interno sufficientemente caldo da permettere all’acqua liquida di persistere. L’esistenza a lungo termine dell’oceano di Encelado è una questione aperta, ma la combinazione di acqua, calore e la giusta chimica organica rende questa luna un obiettivo primario nella ricerca di vita oltre la Terra.
Un recente studio suggerisce che un eccesso di calore fluisce dal polo nord di Encelado, un dato che prima si riteneva inerte. Questo inatteso rilascio di calore è cruciale e suggerisce l’esistenza di un attento equilibrio energetico nelle profondità della luna. Questo equilibrio è fondamentale per la potenziale abitabilità di Encelado: se il riscaldamento mareale fosse insufficiente, l’oceano si congelerebbe gradualmente, mentre se fosse eccessivo, l’attività oceanica aumenterebbe, alterando potenzialmente l’ambiente a scapito della sua abitabilità.
Per garantire una stabilità che duri per periodi di tempo geologicamente significativi (centinaia di milioni o miliardi di anni), è necessario un preciso bilanciamento tra l’energia depositata dall’interazione mareale e l’energia dispersa per convezione verso la superficie e lo spazio. Come affermato da Georgina Miles, responsabile dello studio, “Comprendere la disponibilità a lungo termine della sua energia è fondamentale per determinare se può sostenere la vita.”
Gli scienziati planetari erano già a conoscenza della dispersione di calore dal polo sud, dove si trovano le strisce di tigre (le fratture che producono i pennacchi). Tuttavia, la scoperta di un flusso di calore dal polo nord, che in precedenza era considerato inattivo, è un elemento chiave che rafforza l’ipotesi di un attento equilibrio termico in grado di mantenere l’oceano sotterraneo stabile e, di conseguenza, di aumentarne l’idoneità alla vita.
Il calore imprevisto al Polo Nord
Il team di ricerca guidato da Miles ha rivelato risultati inaspettati attraverso il confronto delle misurazioni di temperatura ottenute dallo spettrometro a infrarossi composito (CIRS) della missione Cassini. Mettendo a confronto i dati raccolti sul polo nord di Encelado durante l’inverno saturniano del 2005 e l’estate del 2015, e confrontandoli ulteriormente con le temperature previste dai modelli, è emerso che il polo nord era sette gradi Celsius (45 gradi Fahrenheit) più caldo del previsto
Questo calore in eccesso ha origine dall’oceano sub-superficiale della luna. Al polo nord, l’oceano si trova a una profondità stimata tra i 20 e i 23 chilometri sotto la superficie ghiacciata, mentre la profondità media globale è compresa tra 25 e 28 chilometri. Questo spesso strato di ghiaccio rappresenta una sfida significativa per qualsiasi futura missione robotica che miri a perforare e raggiungere l’oceano.
Per tale motivo, l’accesso tramite le strisce di tigre (le fratture del polo sud) potrebbe rappresentare un’alternativa più praticabile, sebbene potenzialmente più rischiosa. L’Agenzia Spaziale Europea (ESA) sta valutando una missione in tal senso, con un possibile lancio previsto per gli anni ’40.
Il flusso di calore misurato è pari a 46 milliwatt per metro quadrato. Per fornire un contesto, questo valore corrisponde a circa due terzi della dispersione di calore che avviene attraverso le placche continentali della Terra. Considerando l’intera superficie di Encelado, inclusa la dispersione di calore al polo sud, la luna nel suo complesso rilascia 54 gigawatt.
Questa quantità di energia dispersa è molto simile alla quantità di energia immessa nel satellite dal riscaldamento mareale di Saturno. Questo attento e quasi perfetto equilibrio non è ritenuto casuale, e la sua implicazione fondamentale è che l’oceano sotterraneo è rimasto stabile, senza congelare, per un periodo di tempo estremamente prolungato.
Secondo Carly Howett dell’Università di Oxford, “Capire quanto calore Encelado sta perdendo a livello globale è fondamentale per capire se può sostenere la vita.” Questo nuovo risultato, che attesta la sostenibilità a lungo termine di Encelado, è considerato “davvero entusiasmante” e rappresenta una componente cruciale per valutare la possibilità dello sviluppo della vita su questa luna.
Sebbene la sonda Cassini abbia terminato la sua missione tredicennale nel 2017 con un tuffo programmato su Saturno (un’azione preventiva per evitare il rischio di contaminare accidentalmente una delle lune), le scoperte basate sui suoi dati continuano ancora oggi. Sembra che la sonda stia ancora contribuendo attivamente alla nostra comprensione di Encelado.
Il ruolo cruciale della longevità di Cassini
La comprensione approfondita del bilancio energetico di Encelado, in particolare il rilevamento del flusso di calore dal polo nord, è stata una sfida scientifica di notevole complessità. Come sottolineato da Miles, la chiave di volta è stata la capacità di scoprire le sottili variazioni di temperatura superficiale indotte dal flusso di calore conduttivo interno della luna.
Queste variazioni sono estremamente difficili da isolare perché sono mascherate dai cambiamenti di temperatura giornalieri e stagionali che si verificano sulla superficie ghiacciata di Encelado, in risposta all’irraggiamento solare variabile. Riuscire a distinguere il segnale termico proveniente dall’oceano sotterraneo (il calore interno) dal rumore di fondo causato dalle normali fluttuazioni di temperatura superficiale richiede una misurazione estremamente precisa e, soprattutto, prolungata nel tempo.
La fattibilità di questo studio è stata resa possibile solo grazie alle missioni prolungate come quella della sonda Cassini-Huygens . La lunga durata della missione Cassini nell’ambiente di Saturno, estesa per ben 13 anni, ha fornito una quantità di dati senza precedenti e ha permesso ai ricercatori di monitorare le condizioni superficiali di Encelado in diverse stagioni e a diverse ore del giorno.
Solo attraverso la raccolta di dati su un arco temporale così esteso, che copre l’inverno saturniano del 2005 e l’estate del 2015, il team è stato in grado di mediare, compensare e sottrarre gli effetti delle fluttuazioni stagionali e isolare con successo il segnale termico anomalo e costante che deriva dal flusso di calore geotermico interno, confermando l’esistenza di un oceano stabile.
Questo risultato ha un’implicazione profonda e fondamentale per la pianificazione delle future missioni di esplorazione spaziale, in particolare quelle dirette verso i mondi oceanici che potenzialmente potrebbero ospitare la vita. Lo studio di Encelado evidenzia la necessità critica di missioni a lungo termine. Le missioni di breve durata, o quelle con finestre osservative limitate, potrebbero non essere in grado di raccogliere la serie temporale di dati necessaria per svelare i segreti fondamentali relativi all’abitabilità di questi corpi celesti, come la stabilità dell’oceano o il bilancio energetico.
Inoltre, lo studio enfatizza il concetto che i dati raccolti potrebbero non rivelare tutti i loro segreti fino a decenni dopo essere stati acquisiti. La potenza di calcolo, lo sviluppo di nuovi modelli geofisici e le metodologie di analisi dei dati continuano a evolversi anche dopo la conclusione della missione hardware.
Il lavoro del team di Miles, basato su dati acquisiti da Cassini prima del suo Grand Finale nel 2017, dimostra come la scienza spaziale sia un processo continuo e iterativo. I dati di archivio di missioni iconiche come Cassini rimangono una risorsa inestimabile, richiedendo tempo e nuove prospettive per estrarne le informazioni più profonde, cruciali per far progredire la nostra ricerca di vita extraterrestre.
Lo studio è stato pubblicato su Science Advances.
