Europa, una delle lune ghiacciate di Giove, affascina da tempo gli scienziati per ciò che potrebbe trovarsi sotto la sua crosta ghiacciata: un oceano globale di acqua liquida. Questo oceano nascosto ha reso Europa uno dei luoghi più interessanti del Sistema Solare per studiare le condizioni che potrebbero sostenere la vita. Ma una nuova ricerca condotta da Lujendra Ojha, scienziato della Rutgers University, suggerisce che una delle scorciatoie più promettenti per raggiungere l’oceano di Europa potrebbe essere molto più complicata di quanto si pensasse in precedenza.
In uno studio pubblicato su Nature Astronomy, Ojha e colleghi hanno utilizzato simulazioni al computer per verificare se l’acqua liquida proveniente dalle profondità dell’oceano di Europa potesse risalire attraverso le fessure del ghiaccio e raccogliersi in bacini poco profondi più vicini alla superficie. Tali bacini, se esistono, potrebbero essere più facili da individuare o campionare per le future missioni rispetto all’oceano sepolto in profondità.
Un’ipotesi smentita
“Il mistero che volevamo risolvere era se questo viaggio fosse effettivamente possibile“, ha affermato Ojha, professore associato presso il Dipartimento di Scienze della Terra e Planetarie della Rutgers School of Arts and Sciences. “Può l’acqua liquida risalire dalle profondità oceaniche di Europa verso la superficie senza congelare lungo il percorso?”. La conclusione dello studio: il percorso dalle profondità oceaniche al ghiaccio superficiale è probabilmente molto più difficile di quanto gli scienziati abbiano ipotizzato. “C’è una crosta ghiacciata, c’è acqua sotto, e ci sono tutte queste speculazioni su come quell’acqua possa provenire dalle profondità e risalire fino in superficie senza congelare lungo il tragitto”, ha detto Ojha. “È proprio questo che pensiamo di aver smentito”.
L’acqua superficiale può trarre in inganno
La scoperta ha importanti implicazioni per la futura esplorazione di Europa. Se si trovassero sacche di acqua liquida superficiali sotto la superficie della luna, potrebbero non contenere necessariamente acqua proveniente dalle profondità oceaniche di Europa. Potrebbero invece essersi formate localmente, dallo scioglimento del ghiaccio all’interno della crosta stessa.
Questa distinzione è importante. Gli scienziati sono interessati a Europa perché l’acqua liquida, la chimica e l’energia sono tutti ingredienti essenziali nella ricerca di ambienti abitabili oltre la Terra. Un serbatoio superficiale sarebbe più facile da raggiungere rispetto alle profondità oceaniche. Ma se quel bacino idrico non è collegato all’oceano, potrebbe non rivelare cosa sta succedendo nell’ambiente più intrigante di Europa.
Le crepe potrebbero congelarsi troppo velocemente
Sotto la superficie estremamente fredda di Europa, un oceano globale potrebbe rimanere liquido perché la potente gravità di Giove comprime e allunga continuamente la luna, generando calore interno che viene intrappolato dalla crosta di ghiaccio sovrastante. Lo studio si concentra sui dicchi, strette crepe o fratture che potrebbero, in teoria, permettere all’acqua dell’oceano di risalire attraverso il ghiaccio. L’idea è in qualche modo simile al modo in cui la roccia fusa può muoversi attraverso le crepe sulla Terra prima di alimentare l’attività vulcanica. Sui mondi ghiacciati, il processo è noto come criovulcanismo, ovvero vulcanismo che coinvolge ghiaccio e acqua, anziché roccia fusa.
Ojha ha affermato che il paragone è utile solo fino a un certo punto. “Il ghiaccio e l’acqua liquida sono fondamentalmente diversi dalla lava e dai vulcani che vediamo qui sulla Terra”, ha detto. “Penso che manchi qualche principio fisico fondamentale, e quindi volevo esplorarlo“.
Il fattore turbolenza
Un elemento mancante, ha detto Ojha, è la turbolenza. I modelli precedenti spesso consideravano l’acqua che risaliva attraverso il ghiaccio di Europa come se si muovesse in modo relativamente ordinato. Ma le simulazioni condotte dalla Rutgers University suggeriscono che l’acqua si muoverebbe probabilmente in modo rapido e turbolento attraverso le fratture, mescolandosi con le fredde pareti della fessura e disperdendo rapidamente il calore nel ghiaccio circostante. “Quest’acqua che risalirà sarà turbolenta”, ha affermato Ojha. “Si muoverà a destra e a sinistra, su e giù, con un movimento vorticoso. E quando ciò accade, quest’acqua liquida si raffredderà molto, molto rapidamente man mano che si avvicina alla superficie“.
Quando l’acqua si raffredda, può diventare superraffreddata, ovvero rimanere liquida anche dopo essere scesa al di sotto della sua normale temperatura di congelamento. In queste condizioni, si possono formare minuscoli cristalli di ghiaccio chiamati ghiaccio frazil, che si accumulano e ostruiscono il passaggio.
Le simulazioni mostrano che le crepe più strette potrebbero congelarsi e chiudersi nel giro di poche ore. Crepe più ampie potrebbero trasportare più acqua in condizioni ideali, ma la turbolenza rende questi scenari molto meno favorevoli. I ricercatori hanno scoperto che, per fornire acqua a sufficienza da formare alcune delle caratteristiche superficiali di Europa, le fratture dovrebbero essere irrealisticamente lunghe o presentarsi in gran numero.
Una barriera più resistente del previsto
Il risultato è un’immagine di Europa in cui l’acqua superficiale, se presente, potrebbe avere un’origine diversa da quella sperata da molti scienziati. Invece di risalire direttamente dall’oceano, l’acqua potrebbe essere prodotta dal riscaldamento e dalla fusione localizzati all’interno della calotta di ghiaccio. “Il nostro lavoro suggerisce che la calotta di ghiaccio di Europa potrebbe essere una barriera più resistente tra l’oceano e la superficie di quanto si pensasse in precedenza“, ha affermato Ojha. “Questo aiuterà le future missioni a interpretare ciò che troveranno e a capire meglio dove cercare segni di abitabilità”.
Due missioni in viaggio
Questo lavoro arriva mentre due importanti missioni spaziali sono in viaggio verso il sistema di Giove. La missione Europa Clipper della NASA è stata lanciata nell’ottobre 2024 e dovrebbe arrivare su Giove nell’aprile 2030, dove orbiterà attorno al pianeta ed effettuerà 49 sorvoli ravvicinati di Europa. La missione JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer) dell’Agenzia Spaziale Europea è stata lanciata nell’aprile 2023 e dovrebbe arrivare su Giove nel luglio 2031.
Insieme, le missioni dovrebbero fornire agli scienziati una visione molto più dettagliata della crosta ghiacciata di Europa, della composizione della sua superficie e della possibile presenza di acqua sotterranea. Lo strumento radar di Europa Clipper potrebbe aiutare gli scienziati a determinare se esistono bacini idrici superficiali e come sono strutturati.