Europa. Credito immagine: NASA Clicca per ingrandire
La scoperta che l'Europa della luna di Giove molto probabilmente ha un oceano freddo e salato sotto la sua crosta ghiacciata congelata ha messo Europa nella breve lista di oggetti nel nostro sistema solare che gli astrobiologi vorrebbero studiare ulteriormente. Al convegno Earth System Processes II a Calgary, in Canada, Ron Greeley, geologo planetario e professore di geologia all'Arizona State University di Phoenix, in Arizona, ha tenuto un discorso riassumendo ciò che si sa di Giove e le sue lune e ciò che resta da scoprire .
Ci sono stati sei veicoli spaziali che hanno esplorato il sistema di Giove. I primi due furono veicoli spaziali Pioneer negli anni '70 che volarono dal sistema di Giove e fecero alcune brevi osservazioni. A questi sono seguiti i veicoli spaziali Voyager I e II, che ci hanno dato le nostre prime viste dettagliate dei satelliti della Galilea. Ma la maggior parte delle informazioni che abbiamo provengono dalla missione Galileo. Più recentemente, c'è stato un sorvolo della navicella spaziale Cassini, che è andato da Giove e ha fatto delle osservazioni sulla sua strada per Saturno, dove è attualmente in funzione. Ma quasi tutto ciò che sappiamo della geologia del sistema di Giove, e in particolare dei satelliti della Galilea (Io, Europa, Ganimede e Callisto), proveniva dalla missione Galileo. Galileo ci ha fornito un'incredibile ricchezza di informazioni che stiamo ancora analizzando oggi.
Ci sono quattro satelliti della Galilea. Io, il più interno, è vulcanicamente l'oggetto più attivo nel sistema solare. Deriva la sua energia interna dallo stress delle maree all'interno, mentre viene spinto-tirato tra Europa e Giove. L'esplosivo vulcanismo che vediamo lì è molto impressionante. Ci sono pennacchi che vengono espulsi circa 200 chilometri (124 miglia) sopra la superficie. Vediamo anche vulcanismo effusivo sotto forma di flussi di lava che esplodono sulla superficie. Questi sono flussi ad altissima temperatura, molto fluidi. Su Io vediamo questi flussi che si estendono per centinaia di chilometri attraverso la superficie.
Tutti i satelliti della Galilea sono in orbite ellittiche, il che significa che a volte sono più vicini a Giove, altre volte sono più lontani e vengono spinti e tirati dai loro vicini. Ciò genera attrito interno a livelli sufficienti, nel caso di Io, per fondere l'interno e "guidare" i vulcani. Gli stessi processi stanno avvenendo su Europa. E c'è una possibilità di vulcanismo ai silicati che si svolge sotto la crosta ghiacciata su Europa.
Ganimede è il più grande satellite del sistema solare. Ha un guscio ghiacciato esterno. Pensiamo che abbia un oceano sub-ghiacciato di acqua liquida sopra un nucleo di silicato e forse un piccolo nucleo metallico interno. Ganimede è stato sottoposto a processi geologici sin dalla sua formazione. Ha una storia complessa, dominata da processi tettonici. Vediamo una combinazione di funzionalità molto vecchie e funzionalità molto giovani. Possiamo vedere complessi schemi di factures sulla sua superficie che tagliano i vecchi schemi di frattura. La superficie è fratturata in blocchi che sono stati spostati sull'interno prevalente, apparentemente liquido. Vediamo anche la storia dell'impatto risalente al periodo dei primi bombardamenti. Decodificare la storia tettonica di Ganimede è un'opera in corso.
Callisto è il più esterno dei satelliti della Galilea. Anche questo è stato oggetto di bombardamenti a impatto, che riflettono la storia di accrescimento iniziale del sistema solare in generale e del sistema di Giove in particolare. La superficie è dominata da crateri di tutte le dimensioni. Ma siamo rimasti sorpresi dall'apparente mancanza di crateri da impatto molto piccoli. Vediamo piccoli crateri da impatto sul suo vicino, Ganimede; non li vediamo su Callisto. Pensiamo che ci sia un processo che sta cancellando i piccoli crateri, ma solo in aree selezionate sulla luna. Questo è un mistero che non è stato risolto: qual è il processo che sta rimuovendo i piccoli crateri in alcune aree, o in alternativa, potrebbero non essersi formati lì per qualche motivo per cominciare? Ancora una volta, questo è un argomento di ricerca in corso.
Ciò di cui voglio parlare principalmente, tuttavia, è Europa. Europa ha circa le dimensioni della luna della Terra. È principalmente un oggetto silicato, ma ha un guscio esterno di H2O, la cui superficie è congelata. Il volume totale di acqua che copre il suo interno di silicato supera tutta l'acqua sulla Terra. La superficie di quell'acqua è congelata. La domanda è: cosa c'è sotto quel guscio ghiacciato? C'è ghiaccio solido fino al fondo o c'è un oceano liquido? Pensiamo che ci sia acqua liquida sotto la crosta ghiacciata, ma non lo sappiamo per certo. Le nostre idee si basano su modelli e, come tutti i modelli, sono soggetti a ulteriori studi.
Il motivo per cui pensiamo che esista un oceano liquido su Europa è dovuto al comportamento del campo magnetico indotto attorno ad Europa che è stato misurato dal magnetometro su Galileo. Giove ha un enorme campo magnetico. A sua volta, induce un campo magnetico, non solo su Europa, ma anche su Ganimede e Callisto. Il modo in cui si comporta il campo magnetico indotto è coerente con la presenza di un oceano liquido salato sotterraneo, non solo su Europa, ma anche su Ganimede e Callisto.
Sappiamo che la superficie è ghiaccio d'acqua. Sappiamo che sono presenti componenti non ghiacciati, che comprende vari sali. E sappiamo che la superficie è stata geologicamente elaborata: è stata fratturata, guarita, spezzata ripetutamente. Vediamo anche relativamente pochi crateri da impatto sulla superficie. Ciò indica che la superficie è geologicamente giovane. Europa potrebbe persino essere geologicamente attiva oggi. Le immagini di una regione, in particolare, mostrano una superficie che è stata gravemente rotta. I piatti ghiacciati sono stati spezzati e spostati in nuove posizioni. Il materiale è trasudato tra le fessure, quindi apparentemente congelato, e pensiamo che questo potrebbe essere uno dei luoghi in cui c'era materiale di riscaldamento, forse guidato dal riscaldamento delle maree di cui ho parlato prima.
Tendiamo a dimenticare la scala delle cose nelle scienze planetarie. Ma questi blocchi di ghiaccio sono enormi. Quando pensiamo all'esplorazione futura, vorremmo scendere in superficie e fare alcune misurazioni chiave. Quindi dobbiamo pensare a sistemi di veicoli spaziali che potrebbero atterrare in questo tipo di terreno. Poiché sono questi luoghi che potrebbero avere materiale derivato da sotto il ghiaccio, sono la massima priorità per l'esplorazione. Eppure, come spesso accade nell'esplorazione planetaria, i luoghi più interessanti sono i più difficili da raggiungere.
Quindi cosa vorremmo sapere? Il primo e più fondamentale è la "nozione oceanica". Esiste acqua liquida o no? Il guscio di ghiaccio è spesso o sottile? Se c'è un oceano lì, quanto è spessa quella crosta ghiacciata? Questo è molto importante sapere quando pensiamo di esplorare un possibile oceano liquido su Europa: se vogliamo entrare nell'oceano, quanto in profondità dobbiamo attraversare il ghiaccio? Qual è l'età della superficie? Diciamo "giovane", ma è solo un termine relativo. Ha migliaia, centinaia di migliaia, milioni o addirittura miliardi di anni? I modelli consentono una diffusione piuttosto diffusa in età, in base alla frequenza del cratere da impatto. Quali sono oggi gli ambienti favorevoli all'astrobiologia? E quali erano gli ambienti in passato? Erano gli stessi o sono cambiati nel tempo? Le risposte a queste domande richiedono nuovi dati.
Un'altra cosa che guida il nostro interesse nell'esplorazione dei satelliti della Galilea è cercare di capire le loro storie geologiche. In una certa misura, la diversità che vediamo, da Io a Europa a Ganimede e Callisto, può essere collegata alla quantità di energia delle maree che sta guidando il sistema. La massima energia delle maree guida il vulcanismo che è così dominante su Io. All'altro estremo, pochissima energia di marea su Callisto si traduce nella conservazione della cronaca dell'impatto. Europa e Ganimede sono tra questi due casi estremi.
La superficie totale delle tre lune ghiacciate di Giove (Europa, Ganimede e Callisto) è maggiore della superficie di Marte e, in effetti, è quasi equivalente all'intera superficie terrestre della Terra. Quindi, quando discutiamo dell'esplorazione dei gelidi satelliti della Galilea, c'è molto terreno da percorrere.
Per quanto riguarda l'esplorazione futura, vorrei condividere un po 'di storia. Tre anni fa, la NASA ha istituito il progetto Prometheus. Il progetto Prometheus prevede lo sviluppo dell'energia nucleare e della propulsione nucleare, qualcosa che non era stato preso in seria considerazione da tempo. La prima missione ad essere volata nel progetto Prometheus fu il Giove Icy Moons Orbiter, o JIMO. L'obiettivo era quello di esplorare le tre lune ghiacciate nel contesto del sistema di Giove. È stato un progetto molto ambizioso. Bene, all'inizio di quest'anno JIMO è stato cancellato. Ma sembra che il prossimo anno ci sarà l'approvazione per un orbiter geofisico per Europa. I passi iniziali per avviare quel veicolo spaziale sono attualmente in fase di valutazione. L'Europa è una priorità molto elevata per l'esplorazione e, riconoscendo tale priorità, è probabile che questa missione si verifichi.
Perché siamo così interessati a Europa? Quando parliamo di astrobiologia, consideriamo i tre ingredienti per la vita: l'acqua, la chimica giusta e l'energia. La loro presenza non significa che la scintilla magica della vita sia mai avvenuta, ma quelle sono le cose che pensiamo siano necessarie per la vita. E così, come ho sottolineato, tutte e tre le lune ghiacciate di Giove sono potenziali bersagli. Ma l'Europa ha la massima priorità, perché sembra avere la massima energia interna.
Quindi, ovviamente, prima vorremmo sapere: c'è un oceano, sì o no?
Allora, qual è la configurazione tridimensionale della crosta ghiacciata? Sappiamo che gli organismi possono vivere in fratture e crepe nel ghiaccio artico. È probabile che simili crepe siano presenti anche su Europa e potrebbero essere nicchie di grande interesse per l'astrobiologia.
Quindi vogliamo mappare le composizioni di superficie organiche e inorganiche. Vediamo nei dati che esistono oggi che la superficie è eterogenea. Non è solo puro ghiaccio in superficie. Ci sono alcune aree che sembrano essere più ricche di componenti non ghiacciati rispetto ad altri luoghi. Vogliamo mappare quel materiale.
Vogliamo anche mappare le caratteristiche di superficie interessanti e identificare i luoghi che sono più importanti per le esplorazioni future, compresi i lander.
Quindi vogliamo capire Europa nel contesto dell'ambiente di Giove. Ad esempio, in che modo l'ambiente di radiazione imposto da Giove influenza la chimica delle superfici su Europa?
Alla fine, vogliamo scendere in superficie, perché ci sono un certo numero di cose che possiamo fare solo in superficie. Abbiamo una grande quantità di dati provenienti dalla missione Galileo e speriamo di avere ancora di più dalla potenziale missione Europa, ma si tratta di dati di telerilevamento. Successivamente, vogliamo portare un lander sulla superficie che potrebbe effettuare alcune misurazioni fondamentali della verità del terreno, per mettere nel contesto i dati di telerilevamento. E così all'interno della comunità scientifica, riteniamo che la prossima missione in Europa e nel sistema di Giove dovrebbe avere un pacchetto sbarcato di qualche tipo. Ma se questo accadrà effettivamente o no, rimanete sintonizzati!
Fonte originale: NASA Astrobiology
