L’oceano che si cela sotto la superficie di Encelado, luna di Saturno, è ricoperto da chilometri di ghiaccio; tuttavia, parte del suo contenuto riesce a raggiungere la superficie. Dei getti, situati in prossimità del polo sud, espellono vapore acqueo e particelle di ghiaccio, offrendo così la possibilità di studiare l’oceano nascosto senza dover perforare lo strato di ghiaccio. La sfida consiste nello stabilire quale materiale sia in grado di preservare gli indizi più significativi. Un nuovo studio di laboratorio indica un possibile candidato: i cristalli di sale che, durante il processo di congelamento, intrappolano al loro interno minuscole porzioni di acqua.
Liam Perera, del centro di ricerca Diamond Light Source nel Regno Unito, insieme ai suoi colleghi, ha individuato tali inclusioni all’interno del natron, un minerale a base di carbonato di sodio che si ritiene possa formarsi su Encelado. I risultati, pubblicati sulla rivista Communications Earth & Environment, suggeriscono che questi cristalli potrebbero conservare informazioni sulla composizione chimica dell’oceano e, potenzialmente, tracce di vita, qualora essa vi fosse presente.
Intrappolare l’acqua nei cristalli di sale
Per determinare quale minerale superficiale rappresentasse il candidato ideale, il team ha raffreddato una soluzione contenente cloruro di sodio e carbonato di sodio, monitorandone il congelamento tramite potenti raggi X. Le immagini tridimensionali hanno permesso di osservare la crescita dei cristalli e la loro struttura interna, mentre l’analisi della diffusione dei raggi X ha consentito di identificare i minerali presenti. Durante la sua formazione, il natron ha inglobato porzioni del fluido circostante. I cristalli di dimensioni maggiori presentavano una probabilità più elevata di contenere tali inclusioni, che risultavano anche più voluminose. Solo il 3% circa dei quasi 3.800 granuli esaminati conteneva quelle che i ricercatori definiscono “inclusioni fluide”, ma tale caratteristica era presente in tutti i 29 granuli appartenenti alla categoria dimensionale più grande. Ciò rende i cristalli dei potenziali contenitori: ogni inclusione potrebbe conservare un piccolo campione dell’acqua presente al momento della sua formazione.
Esistono precedenti terrestri che suggeriscono cos’altro potrebbe rimanere intrappolato. Studi condotti su antichi depositi salini hanno infatti rilevato la possibile presenza di cellule microbiche conservate all’interno di inclusioni fluide, formatesi durante l’evaporazione dell’acqua. Sebbene il nuovo esperimento dimostri che il natron è in grado di intrappolare fluidi durante il congelamento, resta ancora da verificare se esso possa anche catturare e preservare materiale biologico. Gli autori ipotizzano che il minerale circostante potrebbe proteggere tale materiale da radiazioni potenzialmente dannose.
Che tipo di acqua potrebbe essere catturata da un cristallo?
Un campione intrappolato, tuttavia, non costituirebbe necessariamente una porzione immutata dell’oceano di Encelado. I ricercatori hanno utilizzato una soluzione circa cinque volte più concentrata rispetto alle stime basate sulle particelle campionate dalla sonda Cassini della NASA. Ciò ha permesso di ottenere cristalli sufficientemente grandi da poter essere esaminati. In tale miscela concentrata, i cristalli di natron hanno iniziato a formarsi prima del ghiaccio vero e proprio, inglobando al loro interno un fluido che, si presume, abbia mantenuto una composizione vicina a quella originaria.
In una soluzione più diluita, simile a quella oceanica, il ghiaccio si formerebbe probabilmente per primo. Durante la sua crescita, esso lascerebbe indietro i sali disciolti, aumentando la concentrazione di sali nell’acqua residua. Il natron, formandosi in una fase successiva, finirebbe per intrappolare questo liquido più salino. Entrambi i casi potrebbero fornire ai ricercatori informazioni preziose: l’uno offrirebbe una testimonianza più fedele dell’acqua originaria, mentre l’altro rivelerebbe come il processo di congelamento l’abbia modificata. La forma dei cristalli e il materiale che li circonda potrebbero aiutare a distinguere tra queste diverse storie evolutive. Alle temperature che si registrano sulla superficie di Encelado, l’acqua intrappolata risulterebbe, a sua volta, congelata.
Dove cercare
Sebbene il natron sia un candidato di grande interesse per gli studi astrobiologici, la sua presenza sulla superficie di Encelado non è stata ancora confermata. Il team suggerisce che le future missioni spaziali siano dotate di sensibili strumenti nel vicino infrarosso, in grado di identificarlo e di orientare le operazioni di campionamento. I depositi recenti, situati in prossimità delle bocche da cui fuoriescono i getti, potrebbero rappresentare una risorsa particolarmente promettente. Goccioline di dimensioni maggiori tenderebbero a raffreddarsi più lentamente, offrendo ai cristalli il tempo e lo spazio necessari per crescere; un raffreddamento estremamente rapido, al contrario, potrebbe impedire la cristallizzazione del natron. I ricercatori ipotizzano inoltre che le particelle più grandi e ricche di sali abbiano maggiori probabilità di ricadere vicino alle bocche di emissione.
Individuare il minerale, dunque, rappresenterebbe solo una parte della ricerca; anche la sua collocazione e il suo stato di conservazione rivestirebbero un ruolo fondamentale. Il natron dovrebbe rimanere stabile nel gelo estremo della luna, ma le aree più calde, in prossimità delle bocche di emissione, potrebbero causare una graduale perdita di acqua dalla sua struttura cristallina. I cristalli depositati di recente potrebbero offrire la combinazione ideale: materiale proveniente dall’interno, con le sue minuscole cavità ancora intatte.
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