È una notizia brillante. In poco più di un decennio, ci saranno due veicoli spaziali che esploreranno uno dei mondi più abitabili del sistema solare:la luna di Giove Europa. Questo grazie a un recente annuncio della NASA che l'orbiter Europa Clipper ha avuto il via libera, programmato per raggiungere la luna all'inizio degli anni '30.

Ad aprile di quest'anno, l'Agenzia Spaziale Europea ha anche approvato lo sviluppo del Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE), che è attualmente previsto per raggiungere il sistema di Giove nel 2029.

All'alba dell'era spaziale, si immaginava che tutta la vita dipendesse in ultima analisi dall'energia del sole. Le lune ghiacciate delle sfere di ghiaccio dei pianeti esterni sembravano dimore improbabili per qualsiasi tipo di vita. Scoperte di fiorenti ecosistemi sul fondo degli oceani della Terra, basandosi su bocche idrotermali sia per l'energia che per il combustibile molecolare, cambiato tutto questo. Ora sappiamo che la vita può prosperare in ambienti completamente isolati dal sole.

Si pensa che Europa sia in grado di ospitare semplici, vita microbica nel suo liquido, oceano interno sotto la sua superficie ghiacciata. Questo perché ha ciascuno dei tre prerequisiti essenziali per la vita in abbondanza:una fonte di molecole utili dal punto di vista biochimico, una fonte di energia e un solvente liquido (acqua) in cui le sostanze disciolte possono reagire chimicamente tra loro.

L'energia di Europa deriva da una combinazione della sua orbita leggermente ellittica attorno a Giove e dalla sua interazione gravitazionale con altre due lune. Questa combinazione di forze sottopone Europa a una variazione di gravità della marea ad ogni orbita, facendolo flettere e rilasciare calore, che impedisce il congelamento dell'acqua.

Le molecole biochimicamente utili di Europa possono provenire da impatti di comete o dalle profondità del nucleo roccioso della luna.

Radar penetrante nel ghiaccio

Sia Europa Clipper che JUICE porteranno strumenti radar speciali per sondare sotto la superficie del ghiaccio di Europa. Non è una tecnica nuova, radar è stato utilizzato dagli anni '70 per trovare laghi subglaciali in Antartide e, più recentemente, su Marte.

Come succede, Europa può offrire un ambiente ancora più adatto in cui provarlo perché il ghiaccio diventa più freddo, più diventa trasparente al radar. Essendo così lontano dal sole, le temperature superficiali tipiche diurne a Europa sono -170°C. L'obiettivo di Europa è stabilire la profondità alla quale la calotta glaciale lascia il posto a un oceano globale di acqua liquida. I modelli attuali prevedono che si trovi a una profondità di 15-25 km.

Però, l'acqua liquida si può trovare anche molto più vicino alla superficie, che sarebbe più facile da raggiungere. Le prove delle immagini del telescopio spaziale Hubble sembrano mostrare pennacchi di acqua liquida in eruzione dall'emisfero australe. La produzione di questi pennacchi potrebbe funzionare come un vulcano, con acqua liquida che sgorga dall'oceano sottostante.

Acqua, sotto una pressione sufficiente, si farà strada attraverso fratture e vuoti all'interno del ghiaccio, alla fine raggiungono la superficie per eruttare come geyser. Durante questo processo, qualsiasi acqua liquida che non riesce a raggiungere la superficie può comunque riempire vuoti e crepe all'interno del ghiaccio, formando qualcosa di molto simile ai laghi subglaciali di Marte e dell'Antartide.

Le missioni dovrebbero essere in grado di trovare queste caratteristiche, se esistono. Tutto ciò contribuisce a uno degli obiettivi finali di queste missioni, ovvero esplorare la posizione migliore per un futuro lander che potrebbe un giorno perforare il ghiaccio e raggiungere l'enigmatico regno oceanico sottostante.

Mappe gravitazionali

I veicoli spaziali che viaggiano vicino alla superficie di un pianeta o di una luna possono utilizzare lievi cambiamenti nella velocità del razzo per rilevare sottili variazioni nel campo gravitazionale di quell'oggetto. Tali "anomalie gravitazionali" sono causate da cambiamenti nella densità del materiale sotto la superficie planetaria mentre l'astronave vola sopra la sua testa.

Per esempio, la roccia più densa che si potrebbe trovare in una catena montuosa può far sì che il veicolo spaziale subisca uno strattone extra gravitazionale misurabile. Il rilevamento di anomalie gravitazionali sulla Terra è stato utilizzato per molti anni per identificare strutture sotterranee come giacimenti petroliferi, depositi di metallo e il famoso cratere da impatto distruttore di dinosauri a Chixculub in Messico.

JUICE e Europa Clipper saranno anche in grado di rilevare anomalie gravitazionali e potenzialmente consentire agli scienziati di trovare caratteristiche interessanti sul fondo dell'oceano. Un fondo oceanico liscio con piccole anomalie gravitazionali sarebbe in realtà un vantaggio per le prospettive di vita, in quanto implicherebbe un maggiore flusso di calore dall'interno della luna.

Passare attraverso il ghiaccio

Ma per trovare finalmente la vita su Europa, dobbiamo arrivare sotto il ghiaccio un giorno mettendo un lander in superficie, potenzialmente trasportare un sottomarino. Anche se Europa Clipper e JUICE identificano dove il ghiaccio è più sottile, questo sarà impegnativo.

Europa è vicina a Giove, il che significa che i veicoli spaziali hanno bisogno di molto carburante per cambiare la loro velocità abbastanza da poter uscire dall'enorme campo gravitazionale del pianeta ed entrare in orbita attorno alla luna. SUCCO, infatti, diventerà la prima navicella spaziale ad eseguire questa manovra a Ganimede, una delle altre lune di Giove, e userà 3, 000 kg di carburante per farlo nello stesso viaggio.

Ci sono anche enormi quantità di radiazioni nocive su Giove, che a lungo andare possono danneggiare i veicoli spaziali. Europa Clipper rimarrà quindi in lunghe orbite circolari attorno a Giove, portandolo ripetutamente fuori dal campo di radiazioni. Studierà Europa eseguendo invece sorvoli della luna.

La mancanza di atmosfera sostanziale in Europa pone un altro problema. Significa che non possiamo rallentare un lander con scudi termici e paracadute. Tutto deve essere fatto con i razzi, richiedono ancora più carburante. La mancanza di atmosfera offre anche poca protezione dalle radiazioni mentre il lander è in superficie.

Anche se un'astronave sopravvive a un atterraggio, c'è la questione del ghiaccio stesso. Usando un trapano meccanico per perforare molti chilometri di ghiaccio super freddo, che è duro come il granito, è improbabile. Invece si stanno prendendo in considerazione mezzi più esotici per passare, come l'utilizzo di laser o il calore di un reattore nucleare per sciogliere il ghiaccio.

Un'altra considerazione è che Europa, attualmente, è un ambiente incontaminato. Ciò significa che questi compiti complessi devono essere eseguiti senza contaminare inavvertitamente l'oceano con le sostanze inquinanti della navicella spaziale, o qualsiasi microbi terrestre che potrebbe aver fatto l'autostop.

Ma in un modo o nell'altro, ci arriveremo. La sfida finale potrebbe quindi essere garantire che l'astronave o il sottomarino, avendo finalmente raggiunto l'oceano, non viene mangiato da qualcosa che nuota nel profondo.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.