L'illustrazione di un artista di pennacchi d'acqua che esplode dal gelido oceano della luna di Giove Europa.
(Immagine: © Conceptual Image Lab - © NASA - Michael Lentz (USRA), Walt Feimer (KBRwyle), Bailee DesRocher (USRA) e Jet Propulsion Laboratory della NASA)
Nel 2012, il telescopio spaziale Hubble ha intravisto un debole pennacchio di materiale sul polo sud della luna di Giove, Europa. Da allora, la luna ha fornito deboli bagliori di pennacchi, suggerendo quel materiale dal suo gelido oceano interno potrebbe essere gettato nello spazio.
Ora, un nuovo studio che ha combinato le immagini della luna per cercare segni di materiale sull'Europanlandscape, solo per trovare indizi evidenti delle eruzioni.
Nel 1995, la NASA Missione Galileo arrivò al sistema di Giove e iniziò una sonda dettagliata dei giganti gassosi e delle sue lune, tra cui Europa. Europa è stata visitata anche dalla NASA Voyager e la navicella spaziale New Horizons in uscita dal sistema solare. Usando i dati raccolti da tutte e tre le missioni, Paul Schenk, un ricercatore del Lunar and Planetary Institute di Houston, è stato in grado di cercare segni di cambiamenti che potrebbero indicare che il materiale in eruzione era ricaduto in superficie. I pennacchi stessi potrebbero aiutare a rivelare informazioni sull'oceano nascosto in profondità sotto il ghiaccio.
"I pennacchi su corpi ghiacciati di solito producono una gamma di dimensioni di particelle", ha detto Schenk a Space.com via e-mail. La gravità tira in superficie la più grande e massiccia delle particelle. "Queste particelle sono sempre diverse dalla superficie in qualche modo, sia per composizione e colore o per dimensione delle particelle e quindi apparente luminosità", ha detto. "Quindi ci aspettavamo di vedere una sorta di luminosità anomala o firma del colore vicino alle fonti, ovunque si trovassero."
Ma Schenk non ha riscontrato variazioni nella luminosità o nella composizione che potrebbero indicare che il materiale oceanico potrebbe essere finito sulla superficie della luna.
La sorprendente mancanza di variazioni potrebbe significare che l'attività del pennacchio era relativamente continua nel corso dei tre decenni di mappatura, le particelle essudate si fondevano insieme nel tempo senza differenze evidenti. Un'altra opzione è che i pennacchi producano depositi "invisibili" non visibili con gli strumenti disponibili. Infine, i pennacchi stessi potrebbero essere atipici, non proprio pennacchi, ma qualcosa di invisibile su altri mondi.
"Non sappiamo davvero perché non vediamo un evidente segno di pennacchi sulla superficie di Europa", Ha detto Schenk," dovremo andare lì per scoprirlo ".
In superficie, Europa appare piuttosto insignificante, un mondo grigio e bianco con tracce di intriganti macchie rosse. L'intera luna è coperta di ghiaccio, nascondendo un oceano sotto. L'interazione dell'oceano con gli strati rocciosi sottostanti potrebbe fornire un rifugio alla vita per evolversi, soprattutto se gli oceani contengono aperture che portano calore dall'interno.
Dal 2012, Hubble ha notato diverse indicazioni di attività esplosiva mentre la luna è passata tra Terra e Giove. Durante alcuni passaggi, la luce proveniente da Giove veniva bloccata dallo sfiato del vapore dalla superficie della luna.
Europa non è la prima luna conosciuta ad avere pennacchi esplosivi. La luna di Saturno Encelado è ben noto per aver vomitato materiale dal suo fessure "tiger stripe" al suo polo sud. La missione Cassini della NASA ha attraversato una delle eruzioni per ottenere un campione del materiale, che il veicolo spaziale non era originariamente progettato per raccogliere ed esaminare.
Quando la NASA Missione Europa Clipper arriva sulla luna negli anni '30, sarà meglio preparato per i pennacchi. Il veicolo spaziale trasporterà lo spettrometro di massa per esplorazione planetaria / Europa (MASPEX), che raccoglierà gas attorno alla luna e analizzerà qualsiasi materiale pennacchio che può essere rilasciato nello spazio. Per fare ciò, il veicolo spaziale deve volare dalle regioni in cui il materiale viene espulso. Identificare quelle regioni prima dell'arrivo del veicolo spaziale renderebbe il processo più semplice.
Utilizzando le mappe create dalle tre missioni, Schenk ha creato nuove mappe che hanno rivelato come la superficie si è evoluta nel tempo. Le caratteristiche mutevoli apparirebbero come caratteristiche più scure o luminose distinte dal paesaggio statico e immutabile sulla luna. Ma le nuove mappe non hanno rivelato grandi cambiamenti maggiori di 30 miglia (50 chilometri) sulla superficie.
Successivamente, Schenk ha analizzato in modo specifico i siti pennacchio candidati, le regioni identificate in base dove pennacchi erano stati avvistati su Europa. La copertura delle immagini per i siti del polo sud identificati da Hubble era scarsa e non erano visibili caratteristiche evidenti.
"I pennacchi potrebbero non produrre depositi osservabili nell'imaging esistente", ha scritto Schenk nel suo articolo, che è stato pubblicato il 24 marzo nella Lettere astrofisiche del diario. "Questo è possibile se i pennacchi di Europa sono solo" pennacchi invisibili "di vapore, ma l'incapacità del vapore acqueo di cristallizzarsi in particelle dopo essere sfiatato nello spazio sarebbe difficile da spiegare."
La differenza di dimensioni tra particelle ventilate e particelle di superficie dovrebbe essere abbastanza diversa da essere individuata dal veicolo spaziale, anche se si adagia sottile sul terreno. Tuttavia, se i pennacchi invisibili sono la norma, potrebbe essere necessaria la spettrometria di mappatura a medio infrarosso o ultravioletto per rilevarli. Clipper trasporterà una fotocamera digitale sensibile alle lunghezze d'onda dei raggi ultravioletti e potrebbe essere in grado di individuare le tracce.
Il caos dell'Europa
Regioni sconcertanti conosciute come terreno caotico potrebbero potenzialmente produrre pennacchi a breve termine e nascondere le loro impronte digitali. Centinaia di regioni caotiche sono sparse sulla superficie della luna, con cupole e blocchi di ghiaccio. Mentre lo strato inferiore di ghiaccio superficiale viene riscaldato dalle interazioni di marea tra Giove ed Europa, la superficie si piega su se stessa e crea fratture da stress. Il ghiaccio in alto si indebolisce e la crosta si inarca e affonda, formando blocchi di ghiaccio più grandi e simili a ghiacciai.
Schenk ha affermato che questi eventi violenti potrebbero esporre l'acqua liquida sulla superficie per brevi periodi di tempo. Quell'acqua potrebbe bollire per produrre pennacchi localizzati di cristalli di vapore acqueo congelati. Ci sono deboli indicazioni intorno ai terreni che potrebbero essere le impronte digitali dei pennacchi.
"Potremmo osservarlo a una scala di alcuni chilometri sotto forma di aloni oscuri attorno ad alcuni caos [terreni], ma non siamo sicuri", ha detto Schenk.
Un'altra possibilità è che i vasti abissi che si estendono per oltre 600 miglia (1.000 chilometri) attraverso la superficie dell'Europa potrebbero espellere il materiale. Occasionalmente gli abissi contengono doppie creste con materiali rossastri scuri che ricoprono le superfici fino a 6 miglia (10 km) lungo i lati. Precedenti ricerche hanno suggerito che il materiale rosso brunito lungo i fianchi potrebbe provenire da uno sfiato esplosivo dagli abissi, proprio come i getti di vapore acqueo dalle fessure centrali lungo le doppie creste di Encelado.
"Se i materiali rossastri più scuri che fiancheggiano le doppie creste su Europa sono dovuti allo sfiato di materiali pennacchi come quelli su Encelado, sarebbero stati spettacolari", ha detto Schenk. Durante le eruzioni, le creste avrebbero rilasciato materiale per la maggior parte della loro lunghezza, creando lunghe tende di gas e particelle alte diversi chilometri che si inarcano nello spazio sopra ogni cresta, anche se è improbabile che siano esplose tutte in una volta.
"Sarebbe stato un brivido stare lì, in una tuta spaziale, a guardare questi eventi lungo le creste che scompaiono all'orizzonte", ha detto Schenk.
I nuovi risultati sottolineano la quantità limitata e la bassa qualità delle immagini della luna. Clipper ha in programma di intraprendere una caccia estensiva per le attività pennacchio, con buona speranza più successo. Fino ad allora, i pennacchi potrebbero rimanere un mistero, ha detto Schenk.
"Qualunque cosa stia succedendo in Europa, non siamo ancora arrivati al fondo."
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