NASA Juno: la crosta ghiacciata di Europa è spessa 18 miglia

La navicella spaziale Juno della NASA ha fornito le prime misurazioni dirette del guscio ghiacciato che ricopre Europa, la luna di Giove, stimando che la crosta abbia uno spessore di circa 18 miglia (29 chilometri). Questo importante risultato, recentemente pubblicato su Nature Astronomy, utilizza i dati del flyby di Juno del 2022 per risolvere un lungo dibattito scientifico riguardante la struttura della luna. Scrutando sotto la superficie ghiacciata con un'avanzata tecnologia a microonde, i ricercatori hanno determinato che Europa possiede un guscio esterno formidabile e rigido che poggia su un vasto oceano liquido sotterraneo, alterando fondamentalmente la nostra comprensione della potenziale abitabilità della luna.

Perché lo spessore del guscio di ghiaccio di Europa è importante per l'abitabilità?

Lo spessore del guscio di ghiaccio di Europa è cruciale per l'abitabilità perché determina l'efficienza del trasporto di nutrienti e ossigeno dalla superficie all'oceano sotterraneo. Una crosta spessa 18 miglia agisce come una significativa barriera termica e fisica, limitando potenzialmente lo scambio chimico necessario per sostenere la vita. Mentre un guscio più sottile faciliterebbe una connettività più agevole, un modello più spesso suggerisce che i processi di sostentamento vitale possano fare affidamento su specifici condotti geologici come crepe o vuoti porosi, piuttosto che sul contatto diretto con la superficie.

L'interesse scientifico per Europa deriva in gran parte dall'ipotesi del "guscio spesso" rispetto a quella del "guscio sottile". Per decenni, gli scienziati planetari hanno discusso se il ghiaccio fosse spesso solo poche miglia o se fosse una massiccia placca tettonica. I dati di Juno supportano quest'ultima ipotesi, implicando che l'ambiente interno della luna sia più isolato di quanto precedentemente sperato. Questo isolamento significa che qualsiasi attività biologica nell'oceano dipenderebbe dall'energia chimica generata attraverso l'attività idrotermale sul fondale marino o dal raro trasporto verticale di ossidanti attraverso il fitto soffitto ghiacciato.

Anche la regolazione termica all'interno dell'oceano sotterraneo è dettata da questa calotta ghiacciata. Un guscio di 29 chilometri fornisce un isolamento immenso, intrappolando il calore interno generato dal "rimaneggiamento" gravitazionale delle massicce forze mareali di Giove. Questo riscaldamento mareale mantiene l'acqua allo stato liquido, ma lo spessore del ghiaccio complica la teoria del "nastro trasportatore", secondo cui il ghiaccio superficiale affonda portando materiale ossigenato nella salamoia sottostante. Comprendere queste dinamiche è l'obiettivo primario per i ricercatori di istituzioni come il Jet Propulsion Laboratory della NASA e il Southwest Research Institute.

Cosa rivela il Radiometro a Microonde di Juno su Europa?

I dati del Radiometro a Microonde (MWR) di Juno rivelano che il guscio di ghiaccio di Europa consiste in uno strato esterno freddo e rigido con uno spessore di circa 18 miglia, caratterizzato da irregolarità interne. Lo strumento ha rilevato uno scattering di microonde coerente con piccole crepe, pori o vuoti di pochi pollici di diametro che si estendono per centinaia di piedi nella crosta. Questi risultati suggeriscono che il ghiaccio non sia un blocco uniforme ma una struttura geologica complessa modellata da intense sollecitazioni termiche e meccaniche.

Lo strumento Radiometro a Microonde (MWR) è l'unico in grado di "vedere" attraverso il ghiaccio solido misurando le emissioni termiche su sei diverse frequenze. A differenza delle fotocamere tradizionali che catturano solo i riflessi superficiali, l'MWR rileva il calore che fuoriesce da varie profondità all'interno del ghiaccio. Analizzando queste diverse lunghezze d'onda, il team di Juno può creare un profilo verticale della temperatura e della struttura del ghiaccio, eseguendo di fatto una "TAC" di un corpo celeste da migliaia di miglia di distanza.

I risultati chiave dell'analisi MWR includono i seguenti dettagli strutturali:

• Gradiente Termico: I dati indicano una netta differenza di temperatura tra la superficie gelida e il ghiaccio più caldo nelle profondità del guscio.
• Centri di Scattering: Piccoli vuoti e fratture, probabilmente causati dal riscaldamento mareale, sono prevalenti in tutti gli strati superiori.
• Variazioni di Conduttività: Le differenze nei segnali a microonde suggeriscono la presenza di sali o "sacche di salamoia" intrappolate nella matrice di ghiaccio.
• Rigidità Crostale: Le misurazioni confermano che lo strato superiore è estremamente rigido e freddo, resistendo al flusso del ghiaccio più caldo sottostante.

In che modo questi dati di Juno influenzano la prossima missione Europa Clipper?

I dati di Juno sul guscio di ghiaccio spesso 18 miglia forniscono vincoli critici per la prossima missione Europa Clipper, consentendo agli scienziati di perfezionare le strategie di sondaggio radar e gli obiettivi degli strumenti. Stabilendo una base per la profondità crostale, la NASA può calibrare meglio lo strumento REASON della navicella Clipper per penetrare nel ghiaccio e cercare sacche di acqua liquida. Questa sinergia assicura che l'arrivo di Clipper nel 2030 sarà ottimizzato per la specifica realtà geologica di Europa.

La preparazione per la missione Europa Clipper comporta l'identificazione delle aree più promettenti per l'indagine, come le regioni in cui il ghiaccio potrebbe essere più sottile o più attivo. I risultati di Juno fungono da rapporto di ricognizione, evidenziando il "chaos terrain" (terreno caotico) — regioni di ghiaccio fratturato e spostato — che possono fungere da finestre sull'oceano sotterraneo. Gli scienziati daranno ora la priorità a queste aree per l'imaging ad alta risoluzione e l'analisi spettroscopica per rilevare composti organici o segni di pennacchi di vapore.

Inoltre, il successo della missione Juno con l'MWR ha dimostrato il valore del rilevamento a più lunghezze d'onda nel sistema gioviano. Ciò ha implicazioni dirette per la missione JUICE dell'Agenzia Spaziale Europea (ESA), anch'essa in rotta per studiare le lune di Giove. Incrociando i dati a microonde di Juno con le future misurazioni radar e gravitazionali, la comunità scientifica globale potrà costruire un modello 3D ad alta fedeltà di Europa, portandoci più vicini a scoprire se questo mondo ghiacciato possa ospitare vita extraterrestre.

Attività Geologica ed Evoluzione del Chaos Terrain

Il riscaldamento mareale rimane il motore principale che guida l'evoluzione della superficie di Europa e del suo guscio spesso 18 miglia. Poiché Europa orbita attorno a Giove seguendo un percorso ellittico, l'immensa gravità del pianeta allunga e comprime la luna, generando attrito e calore all'interno del ghiaccio. Questo processo è responsabile della formazione del "chaos terrain", dove la superficie ghiacciata sembra essersi sciolta, frammentata in zattere e ricongelata in un paesaggio disordinato. I dati di Juno suggeriscono che queste caratteristiche siano probabilmente il risultato della convezione all'interno del fitto guscio di ghiaccio piuttosto che dello scioglimento di ghiaccio sottile.

L'osservazione di potenziali pennacchi o sfiati di vapore acqueo acquisisce un nuovo contesto con una stima crostale di 18 miglia. Se l'acqua sta effettivamente raggiungendo la superficie, deve viaggiare attraverso enormi fratture o essere spinta verso l'alto da una pressione intensa. I ricercatori stanno ora cercando prove di questi condotti ad alta pressione nella telemetria di Juno. Se i pennacchi esistono, offrono un "campione gratuito" dell'oceano nascosto, consentendo alle future navicelle spaziali di volare attraverso il vapore e analizzare la sua composizione chimica senza la necessità di una complessa missione di perforazione.

Qual è il futuro dell'esplorazione di Europa

Mentre la missione Juno prosegue la sua estensione operativa, il suo obiettivo rimane l'ambiente complesso del sistema gioviano. I dati raccolti durante il flyby del 2022 saranno studiati per gli anni a venire, fornendo una tabella di marcia per la prossima generazione di esploratori. L'obiettivo non è più solo confermare l'esistenza di un oceano, ma caratterizzare l'abitabilità di quell'ambiente. I modelli futuri incorporeranno lo spessore di 18 miglia per simulare le correnti oceaniche, le concentrazioni di sale e il potenziale della vita di sopravvivere nelle profondità oscure e pressurizzate di Europa.