Hubble e Cassini rivelano nuovi dettagli sui geyser di Europa ed Encelado

Le missioni Cassini e Hubble stanno rivelando nuovi dettagli di due lune ghiacciate di Giove e Saturno, aumentando l’interesse scientifico per i due corpi celesti accomunati dalla presenza di vasti oceani al di sotto della superficie ghiacciata. I recenti studi pubblicati dai team scientifici delle sonde raccontano due storie con molti elementi comuni. Su Encelado Cassini ha rilevato la presenza di elementi chimici potenzialmente utili al sostentamento della vita nelle profondità della luna, mentre su Europa, uno dei satelliti di Giove, il longevo telescopio spaziale ha osservato nuovi imponenti geyser eruttare dalla superficie.

Energia per la vita nei pressi di Saturno

I ricercatori del team di Cassini hanno reso nota, in particolare, la scoperta di idrogeno molecolare proveniente da zone idrotermali sul fondale oceanico di Encelado.

Non siamo mai stati così vicini, prima d’ora, ad identificare un luogo che avesse alcuni degli ingredienti necessari per un ambiente abitabile – Thomas Zurbuchen, amministratore associato di NASA per le Missioni Scientifiche

Questa infografica illustra comegli scienziati del team di Cassini pensano l’acqua interagisca con le rocce sul fondale oceanico di Encelado, producendo idrogeno gassoso. Credit: NASA/JPL-Caltech

La presenza di abbondante idrogeno molecolare nei mari della luna significa che eventuali microbi (sempre che ve ne siano), potrebbero farne uso per ottenerne energia combinandolo con l’anidride carbonica dissolta nell’acqua. Questa reazione chimica, conosciuta come “metanogenesi” in quanto produce metano come sottoprodotto, è alla base della vita sulla Terra, e potrebbe aver svolto un ruolo fondamentale per il sui originarsi sul nostro pianeta.

La vita, per come la conosciamo, richiede tre ingredienti primari: acqua liquida, una forma di energia per il metabolismo, ed il giusto mix di ingredienti chimici come carbonio, idrogeno, azoto, ossigeno, fosforo e zolfo. Con questa scoperta Cassini ha mostrato che Encelado (una piccola luna ghiacciata che dista dal Sole 1,4 miliardi di chilometri) contiene quasi tutti gli ingredienti necessari. Ancora mancanti all’appello sono però zolfo e fosforo, la cui presenza nell’oceano della luna non è stata ancora dimostrata anche se gli scienziati credono sia piuttosto probabile, viste le analogie tra la composizione chimica di Encelado e varie meteoriti.

“La conferma che una fonte di energia chimica esista nell’oceano di questa luna di Saturno è una pietra miliare importante nella nostra ricerca di mondi abitabili oltre la Terra” ha affermato Linda Spilker, scienziata del programma Cassini presso il JPL.

La sonda Cassini ha captato la presenza di idrogeno molecolare negli sbuffi di gas e materiale ghiacciato che fuoriesce dalla superficie di Encelado durante il suo ultimo passaggio ravvicinato alla luna, il 28 ottobre 2015. Gli scienziati hanno concluso che i getti sono composti al 98% circa da acqua, all’1% circa da idrogeno, mentre il resto è una miscela di altre molecole che includono anidride carbonica, metano e ammoniaca.

I dati sono stati raccolti facendo uso dello strumento INMS (Ion and Neutral Mass Spectrometer) di Cassini, uno spettrometro che “annusa” i gas per determinarne la composizione. INMS è stato progettato con il compito primario di analizzare gli strati superiori dell’atmosfera di Titano. Dopo la scoperta a sorpresa dei getti provenienti dall’oceano sotto lo strato superficiale di ghiaccio avvenuta nel 2005, gli scienziati hanno rivolto questo sensore di Cassini verso Encelado.

La sonda non è stata progettata per captare direttamente le prove dell’esistenza di forme di vita di nei getti di Encelado, e d’altra parte la scoperta dei geyser di ghiaccio è arrivata, come dicevamo, nel 2005, a missione già iniziata.

“Anche se non possiamo individuare eventuali forme di vita nei geyser di Encelado, abbiamo comunque trovato molti ingredienti importanti. Per eventuali microbi sarebbe come entrare in un negozio di caramelle” ha aggiunto Hunter Waite, l’autore principale dello studio.

Le nuove scoperte sono anche una prova indipendente dell’esistenza di attività idrotermale nell’oceano di Encelado. I precedenti risultati, pubblicati nel marzo del 2015, suggerivano che acqua calda interagisse con le rocce sul fondale, ed i nuovi dati raccolti supportano la conclusione e aggiungono al quadro generale l’informazione che avvengano anche reazioni chimiche in grado di produrre idrogeno gassoso.

 

Su Europa, nuove prove di getti gassosi

Lo studio che dettaglia le scoperte del telscopio spaziale Hubble, pubblicato sulla rivista “The Astrophysical Journal Letters”, si basa su osservazioni di Europa iniziate nel 2016, nelle quali ciò che sembra essere uno sbuffo di materiale gassoso era stato visto sollevarsi dalla superficie della luna di Giove dallo stesso punto nel quale lo stesso fenomeno era stato osservato nel 2014. Queste immagini supportano ulteriormente l’ipotesi che anche su Europa ci siano geyser di materiale proveniente dalle profondità dell’oceano di Europa.

Questa immagine composta mostra la presunta eruzione di materiale ghiacciato che si sprigiona, a due anni di distanza, dallo stesso punto della superficie di Europa. – Credit: NASA/ESA/W. Sparks (STScI)/USGS Astrogeology Science Center

Le nuove immagini mostrano il getto alzarsi per 100 km al di sopra della superficie di Europa, mentre negli scatti risalenti al 2014 il fenomeno aveva raggiunto solo metà di quell’altezza, cioè 50 km. In entrambe le circostanze la “fontana” si è sprigionata da una zona particolarmente calda del satellite gioviano che era stata individuata dalla missione Galileo. In mancanza di osservazioni dirette i ricercatori possono solo ipotizzare, per il momento, che l’acqua provenga dall’interno del corpo celeste.

“I getti visti su Encelado sono associati a specifiche regioni calde e così, dopo che Hubble ha ripreso un fenomeno analogo su Europa, siamo andati a controllare la mappa termica di Europa creata con i dati raccolti dalla sonda Galileo. Abbiamo così scoperto che anche in questo caso lo sbuffo proveniva da una zona calda” ha detto William Sparks dello Space Telescope Science Institute di Baltimora.

Sparks è lo scienziato che ha coordinato gli studi sui getti di Europa sia nel 2014 che nel 2016.

I ricercatori sostengono dunque che vi sia un legame diretto tra le zone termali ed i geyser, ed il fenomeno implica che l’acqua espulsa dal “sottosuolo” ricada e riscaldi tutta la zona circostante. Un’altra ipotesi valida per spiegare la presenza dell’anomalia termica osservata da Galileo è che l’acqua calda espulsa dal getto ricada sotto forma di una sottile nebbia, che una volta al suolo sarebbe in grado di conserverebbe a lungo il calore nelle immediate vicinanze della frattura nel ghiaccio.

La mappa termica derivata dai dati raccolti dalla missione Galileo, che mostra la zona “calda” dalla quale si sprigionano i presunti getti di Europa – NASA/ESA/W. Sparks (STScI)/USGS Astrogeology Science Center

Per le campagne fotografiche del 2014 e del 2016 gli scienziati hanno usato lo strumento STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) per evidenziare i getti alla luce ultravioletta. Quando Europa passa di fronte a Giove, qualsiasi manifestazione atmosferica del satellite oscura la luce riflessa dal pianeta gigante, consentendo a STIS di osservare la scena in controluce. Sparks ed il suo gruppo continuano la campagna osservativa con Hubble per tenere Europa sotto controllo per raccogliere ulteriori esempi di possibili getti gassosi per tracciarne caratteristiche e frequenza.

I programmi futuri

“Se la presenza di getti gassosi su Europa sarà confermata, come sospettiamo fortemente, con la missione Europa Clipper saremo attrezzati per studiarli” ha affermato Jim Green, direttore del dipartimento di Scienze Planetarie della NASA.

L’individuazione da parte di Hubble di un sito dove fenomeni eruttivi avvengono con una certa frequenza sembra essere un obiettivo molto interessante da investigare per la missione Europa Clipper con la sua ricca serie di strumenti scientifici. Inoltre alcuni dei co-autori di Sparks dello studio su Europa stanno preparando una potente fotocamera per ultravioletti da montare su Europa Clipper capace di compiere misurazioni tecnicamente analoghe a quelle di Hubble, ma ovviamente condotte da una distanza estremamente più ravvicinata. Allo stesso modo molti scienziati che oggi lavorano allo strumento INMS di Cassini sono già al lavoro su una versione aggiornata e più potente di tale sensore da destinare a Europa Clipper.

Ulteriori informazioni su questa avvincente serie di scoperte scientifiche è disponibile al sito https://www.nasa.gov/specials/ocean-worlds

E’ disponibile anche il video della conferenza stampa.

Fonte: JPL

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Marco Zambianchi

Spacecraft Analyst per la missione Gaia presso ESA/ESOC, è fondatore di ForumAstronautico.it, e co-fondatore di AstronautiCAST. Conferenziere di astronautica al Planetario di Lecco fino al 2012, scrive ora su AstronautiNEWS ed è Presidente dell’associazione ISAA.

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