Le osservazioni a microonde di Juno rivelano che la crosta ghiacciata di Europa è profonda 18 miglia

Le osservazioni a microonde di Juno rivelano lo spessore di 18 miglia della crosta ghiacciata di Europa

Per decenni, gli scienziati planetari hanno dibattuto sulla natura dell'involucro ghiacciato che racchiude Europa, la luna di Giove, un mondo a lungo considerato uno dei candidati più promettenti per la vita extraterrestre nel nostro sistema solare. Il mistero centrale ha ruotato attorno allo spessore di questo guscio: si tratta di un velo sottile e fragile o di una massiccia barriera spessa chilometri? Nuovi dati della missione Juno della NASA, pubblicati sulla rivista Nature Astronomy, hanno finalmente fornito una risposta definitiva. Utilizzando il Microwave Radiometer (MWR) della sonda, i ricercatori hanno stabilito che la crosta ghiacciata di Europa ha uno spessore medio di circa 18 miglia (29 chilometri), fornendo un nuovo parametro critico per i modelli sulla potenziale abitabilità della luna.

La scoperta giunge in seguito a un audace sorvolo ravvicinato avvenuto il 29 settembre 2022, quando la sonda Juno, alimentata a energia solare, è scesa fino a 220 miglia (360 chilometri) dalla superficie fratturata di Europa. Sebbene Juno sia stata originariamente progettata per sondare l'atmosfera profonda di Giove, la sua suite di strumenti si è dimostrata straordinariamente versatile per lo studio delle lune gioviane. "Sbirciando" sotto il ghiaccio, l'MWR è stato in grado di distinguere tra le ipotesi concorrenti di "guscio sottile" e "guscio spesso", la seconda delle quali suggerisce una barriera molto più formidabile tra l'esterno ghiacciato della luna e il suo oceano di acqua salata nascosto.

La barriera di 18 miglia: mappare il guscio ghiacciato

La misurazione di 18 miglia rappresenta lo spessore medio dello strato esterno freddo, rigido e conduttivo del guscio di Europa. Questa scoperta risolve una controversia scientifica di lunga data che stimava lo spessore del ghiaccio tra meno di mezzo miglio e diverse decine di miglia. Steve Levin, scienziato del progetto Juno e co-investigatore del Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA, ha osservato che la cifra di 18 miglia descrive specificamente una composizione di ghiaccio d'acqua puro. Tuttavia, la struttura interna potrebbe essere ancora più complessa di quanto suggerisca una singola misurazione.

“Se esiste anche uno strato convettivo interno, leggermente più caldo, il che è possibile, lo spessore totale del guscio di ghiaccio sarebbe ancora maggiore”, ha spiegato Levin. Al contrario, la presenza di sali disciolti nel ghiaccio — una possibilità suggerita da diversi modelli geologici — potrebbe alterare la stima. Secondo Levin, una modesta quantità di salinità ridurrebbe lo spessore calcolato di circa tre miglia. Indipendentemente da queste lievi fluttuazioni, i dati collocano fermamente Europa nella categoria del "guscio spesso", una consapevolezza che ha implicazioni significative per il modo in cui l'energia e la materia si muovono all'interno della luna.

Come il Radiometro a Microonde vede attraverso il ghiaccio

La metodologia impiegata dal team di Juno rappresenta un salto significativo nella ricognizione planetaria. Il Microwave Radiometer è equipaggiato in modo unico per rilevare l'emissione termica proveniente dal sottosuolo della luna. A differenza delle fotocamere ottiche che vedono solo la superficie, le microonde possono penetrare nel ghiaccio solido, con diverse lunghezze d'onda che raggiungono profondità differenti. Analizzando questi segnali, il team ha potuto creare un profilo termico della crosta, distinguendo tra il ghiaccio solido e gli ambienti più caldi e ricchi di liquidi che potrebbero trovarsi più in profondità.

Operare nell'ambiente ad alte radiazioni del sistema gioviano presenta immensi ostacoli tecnici. L'MWR ha dovuto filtrare l'intenso rumore di fondo catturando i dati su quasi metà della superficie di Europa durante la breve finestra del sorvolo. Questo processo ha permesso al team non solo di misurare la profondità, ma anche di identificare gli "scatterer" all'interno del ghiaccio. Questi scatterer sono piccole irregolarità — crepe, pori e vuoti — stimati in soli pochi pollici di diametro. I dati suggeriscono che queste caratteristiche si estendano per diverse centinaia di piedi sotto la superficie, fornendo uno sguardo dettagliato sulla "crosta superiore" di questo mondo alieno.

Implicazioni per l'abitabilità e il trasporto di nutrienti

La conferma di un guscio di ghiaccio spesso sposta la prospettiva sull'abitabilità di Europa. Affinché la vita esista nell'oceano sotterraneo, deve esserci un meccanismo per trasportare l'ossigeno e i nutrienti organici dalla superficie — dove vengono prodotti dalle radiazioni — fino all'acqua. Una barriera spessa 18 miglia rappresenta un viaggio molto più lungo e difficile per questi mattoni essenziali della vita. Se il ghiaccio fosse sottile, i materiali superficiali potrebbero facilmente circolare nell'oceano attraverso la flessione mareale o fratture su piccola scala.

Con un guscio più spesso, il trasporto dei nutrienti dipende probabilmente da processi geologici più lenti e su larga scala, come la convezione o massicci spostamenti tettonici. I dati dell'MWR riguardanti la scarsa profondità di crepe e pori suggeriscono che è improbabile che queste caratteristiche fungano da "autostrade" dirette verso l'oceano. Invece, l'abitabilità della luna può dipendere dall'energia termica generata dal riscaldamento mareale — il costante schiacciamento e stiramento di Europa dovuto all'immensa gravità di Giove — che mantiene lo stato liquido dell'oceano e potenzialmente guida il movimento del guscio di ghiaccio nel corso di milioni di anni.

La strada verso Europa Clipper

Le scoperte di Juno fungono da vitale missione di ricognizione per la fase successiva dell'esplorazione gioviana. La prossima missione Europa Clipper della NASA, specificamente progettata per indagare il potenziale di vita della luna, trasporterà un sofisticato radar a penetrazione di ghiaccio. La linea di base stabilita dal Microwave Radiometer di Juno aiuterà il team di Clipper a perfezionare i propri strumenti e a puntare a regioni di interesse specifiche dove il ghiaccio potrebbe essere più sottile o più attivo geologicamente.

“Quanto sia spesso il guscio di ghiaccio e l'esistenza di crepe o pori all'interno di esso fanno parte del complesso puzzle per comprendere la potenziale abitabilità di Europa”, ha affermato Scott Bolton, principal investigator di Juno presso il Southwest Research Institute (SwRI). Fornendo le prime misurazioni dirette della profondità del guscio, Juno ha trasformato Europa da un mondo di modelli teorici a uno di parametri fisici misurabili. Guardando alle missioni future, la barriera di 18 miglia testimonia l'entità della sfida — e la potenziale ricompensa — della ricerca della vita nelle oscure e fredde regioni del sistema solare esterno.

Direzioni future nella ricerca sui mondi ghiacciati

Mentre gli scienziati continuano a elaborare la ricchezza di dati del sorvolo del 2022, l'attenzione si sta spostando verso le variazioni regionali nel guscio di ghiaccio. Sebbene la media di 18 miglia sia ora un parametro standard, i ricercatori sono ansiosi di determinare se il guscio sia significativamente più sottile ai poli della luna o in aree di "chaos terrain", dove la superficie sembra essersi sciolta e ricongelata. Tali variazioni potrebbero fornire le "finestre" necessarie affinché i futuri lander possano eventualmente sondare le acque sottostanti.

Il successo dell'MWR su Europa apre anche nuove porte allo studio di altre lune ghiacciate, come Ganimede e Callisto. La tecnica della radiometria a microonde si è dimostrata uno strumento robusto per guardare all'interno dei pianeti, trasformando efficacemente una sonda in una macchina a "raggi X" per il telerilevamento. Con questa nuova comprensione della crosta di Europa, la ricerca della vita nel nostro sistema solare ha un percorso più chiaro, sebbene più profondo, verso il futuro.