Quanto è spesso lo strato di ghiaccio che poggia sull’oceano sotterraneo di Europa, la luna gioviana? Pochi chilometri, come suggeriscono alcuni studi, o decine di chilometri, come indicano altri? Secondo un nuovo studio condotto da un team di ricerca guidato dal Jet Propulsion Laboratory la risposta corretta è la seconda. Utilizzando i dati raccolti dalla sonda Juno della Nasa, i ricercatori hanno ottenuto una nuova stima della profondità della crosta della luna, che ne vincola il valore a poche decine di chilometri.
Europa ripresa dallo strumento JunoCam a bordo della sonda Juno della Nasa durante il sorvolo ravvicinato del 29 settembre 2022. Le immagini mostrano la fitta rete di fratture e creste che solcano e si intrecciano sulla superficie del satellite. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech/Swri/Msss
Europa è tra i luoghi del Sistema solare più promettenti per la ricerca astrobiologica. Il motivo risiede nella scoperta, compiuta oltre trent’anni fa dalla missione Galileo, di un vasto oceano d’acqua salmastra nascosto sotto la sua superficie ghiacciata.
Gli scienziati ritengono che l’oceano sia profondo tra i 60 e i 150 chilometri e che possa offrire energia ed elementi chimici essenziali per la vita come la conosciamo. Gli studi indicano inoltre che il bacino idrico si trova sotto un guscio di ghiaccio spesso tra i 3 e i 45 chilometri, solcato da crepe e faglie che potrebbero connettere i due strati, facilitando il trasporto di ossigeno e nutrienti.
Il nuovo studio pubblicato su Nature Astronomy fornisce un vincolo diretto allo spessore di questo strato superficiale e offre al tempo stesso nuove informazioni sulla sua struttura interna.
Gli autori hanno condotto la ricerca utilizzando i dati raccolti dalla sonda Juno della Nasa durante un flyby della luna compiuto il 29 settembre del 2022, quando il veicolo spaziale si è avvicinato fino a circa 360 chilometri dalla sua superficie ghiacciata. Durante il sorvolo, le sei antenne del radiometro a microonde Mwr, uno degli strumenti a bordo della sonda, hanno effettuato 129 misurazioni spazialmente risolte della cosiddetta temperatura di brillanza – un’indicazione dell’emissività termica di un corpo – a diverse profondità della crosta. Le osservazioni hanno interessato una porzione dell’emisfero orientale di Europa, compresa tra latitudini 10 gradi sud e 30 gradi nord e le longitudini 60 gradi ovest a 40 gradi est. Sfruttando il gradiente verticale di temperature ricavato dai dati, i ricercatori sono riusciti a determinare lo spessore del guscio di ghiaccio
Nell’ipotesi di una crosta composta da ghiaccio d’acqua puro, il valore è pari a circa 29 chilometri, dicono i ricercatori, in contrasto con i modelli di “crosta sottile” (3-5 km) proposti in passato e a favore di una struttura più massiccia. Gli scienziati precisano tuttavia che questa stima rappresenta un limite inferiore. La presenza di uno strato interno più caldo potrebbe infatti aumentare ulteriormente lo spessore complessivo del guscio. Al contrario, una quantità significativa di sali disciolti nel ghiaccio ne ridurrebbe lo spessore di alcuni chilometri.
Illustrazione artistica che mostra una vista in sezione della superficie di Europa. I dati utilizzati per ottenere nuovi risultati sullo spessore e sulla struttura del ghiaccio superficiale sono stati raccolti dal radiometro a microonde Mwe a bordo della sonda Juno della Nasa, durante un sorvolo della luna gioviana. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech/Swri/Koji Kuramura/Gerald Eichstädt
«La stima di 29 chilometri si riferisce allo strato esterno freddo, rigido e conduttivo di un guscio di ghiaccio composto da acqua pura», spiega Steve Levin, project scientist della missione Juno e primo autore della pubblicazione. «Se esiste anche uno strato interno convettivo, leggermente più caldo – un’ipotesi plausibile – lo spessore totale della superficie ghiacciata sarebbe ancora maggiore. Al contrario, se il ghiaccio contenesse una modesta quantità di sali disciolti, come suggerito da alcuni modelli, la nostra stima si ridurrebbe di circa 4 chilometri»
Come anticipato, i dati della sonda Juno hanno inoltre permesso di far luce sulla struttura della superficie di Europa. Osservazioni condotte dalla sonda Galileo hanno rivelato ampie regioni caratterizzate da crepe, faglie e porosità, note come chaos terrain. Si riteneva che queste strutture potessero avere un ruolo importante per la potenziale abitabilità della luna, facilitando il trasporto di ossigeno e nutrienti, fungendo dunque da canale di comunicazione tra superficie e oceano.
I nuovi risultati indicano tuttavia il contrario: tali discontinuità hanno dimensioni ridotte, dell’ordine di pochi centimetri. Inoltre, si estendono solo per alcune centinaia di metri sotto la superficie, indicando che la frammentazione è un fenomeno confinato alla porzione più apicale della crosta.
Nell’insieme, questi risultati suggeriscono che è improbabile che queste strutture siano canali di trasporto di ossigeno e nutrienti verso l’oceano sottostante, sottolineano i ricercatori. Ciò non esclude, tuttavia, l’esistenza di altri meccanismi di scambio, come quelli alimentati dal basso da possibili sorgenti idrotermali sul fondale oceanico sostenute dal riscaldamento mareale prodotto dall’interazione gravitazionale con Giove.
«Lo spessore del guscio ghiacciato di Europa e l’esistenza di crepe o pori al suo interno sono due tasselli cruciali per comprendere la sua potenziale abitabilità», conclude Scott Bolton, principal investigator della missione Juno e coautore dello studio. «Questi risultati forniscono informazioni fondamentali per le future esplorazioni di Europa da parte delle missioni Europa Clipper della Nasa e Juice dell’Agenzia spaziale europea, entrambe dirette verso il sistema di Giove».
Per saperne di più:
- Leggi su Nature Astronomy l’articolo “Europa’s ice thickness and subsurface structure characterized by the Juno microwave radiometer” di S. M. Levin, Z. Zhang, S. J. Bolton, S. Brown, A. I. Ermakov, J. Feng, K. Hand, S. Misra, M. Siegler, D. Stevenson, W. McKinnon e R. Akiba