Due missioni veterane della NASA stanno fornendo nuovi dettagli sul ghiaccio, lune oceaniche di Giove e Saturno, aumentando ulteriormente l'interesse scientifico di questi e altri "mondi oceanici" nel nostro sistema solare e oltre. I risultati sono presentati in documenti pubblicati giovedì dai ricercatori con la missione Cassini della NASA su Saturno e il telescopio spaziale Hubble.

Nei giornali, Gli scienziati di Cassini annunciano che una forma di energia chimica di cui la vita può nutrirsi sembra esistere sulla luna di Saturno Encelado, e i ricercatori Hubble riportano ulteriori prove di pennacchi che eruttano dalla luna di Giove Europa.

"Questo è il più vicino a cui siamo arrivati, finora, identificare un luogo con alcuni degli ingredienti necessari per un ambiente abitabile, " ha detto Thomas Zurbuchen, amministratore associato per la direzione della missione scientifica della NASA presso la sede centrale a Washington. "Questi risultati dimostrano la natura interconnessa delle missioni scientifiche della NASA che ci stanno avvicinando alla risposta se siamo davvero soli o meno".

Il paper dei ricercatori con la missione Cassini, pubblicato sulla rivista Scienza , indica gas idrogeno, che potrebbe potenzialmente fornire una fonte di energia chimica per la vita, si riversa nell'oceano sotterraneo di Encelado dall'attività idrotermale sul fondo del mare.

La presenza di abbondante idrogeno nell'oceano lunare significa che i microbi – se esistono lì – potrebbero usarlo per ottenere energia combinando l'idrogeno con l'anidride carbonica disciolta nell'acqua. Questa reazione chimica, nota come "metanogenesi" perché produce metano come sottoprodotto, è alla radice dell'albero della vita sulla Terra, e potrebbe anche essere stato fondamentale per l'origine della vita sul nostro pianeta.

La vita come la conosciamo richiede tre ingredienti primari:acqua liquida; una fonte di energia per il metabolismo; e gli ingredienti chimici giusti, principalmente carbonio, idrogeno, azoto, ossigeno, fosforo e zolfo. Con questa constatazione, Cassini ha mostrato che Encelado – un piccolo, la luna ghiacciata un miliardo di miglia più lontana dal sole rispetto alla Terra - ha quasi tutti questi ingredienti per l'abitabilità. Cassini non ha ancora dimostrato che fosforo e zolfo siano presenti nell'oceano, ma gli scienziati sospettano che siano, poiché si pensa che il nucleo roccioso di Encelado sia chimicamente simile ai meteoriti che contengono i due elementi.

"La conferma che l'energia chimica per la vita esiste all'interno dell'oceano di una piccola luna di Saturno è un'importante pietra miliare nella nostra ricerca di mondi abitabili oltre la Terra, "ha detto Linda Spilker, Scienziato del progetto Cassini presso il Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA a Pasadena, California.

La sonda Cassini ha rilevato l'idrogeno nel pennacchio di gas e materiale ghiacciato spruzzato da Encelado durante il suo ultimo, e più profondo, tuffati attraverso il pennacchio il 28 ottobre, 2015. Cassini ha anche campionato la composizione del pennacchio durante i passaggi ravvicinati all'inizio della missione. Da queste osservazioni gli scienziati hanno determinato che quasi il 98 percento del gas nel pennacchio è acqua, circa l'1% è idrogeno e il resto è una miscela di altre molecole tra cui anidride carbonica, metano e ammoniaca.

La misurazione è stata effettuata utilizzando lo strumento Ion and Neutral Mass Spectrometer (INMS) di Cassini, che annusa i gas per determinarne la composizione. L'INMS è stato progettato per campionare l'atmosfera superiore della luna di Saturno, Titano. Dopo la sorprendente scoperta di Cassini di un imponente pennacchio di spray ghiacciato nel 2005, proveniente da fessure calde vicino al polo sud, gli scienziati hanno rivolto i suoi rilevatori verso la piccola luna.

Cassini non è stato progettato per rilevare segni di vita nel pennacchio di Encelado, anzi, gli scienziati non sapevano che il pennacchio esistesse fino a dopo l'arrivo della navicella su Saturno.

"Anche se non possiamo rilevare la vita, abbiamo scoperto che c'è una fonte di cibo lì per questo. Sarebbe come un negozio di caramelle per microbi, "ha detto Hunter Waite, autore principale dello studio Cassini.

Le nuove scoperte sono una linea di prova indipendente che l'attività idrotermale sta avvenendo nell'oceano di Encelado. Risultati precedenti, pubblicato nel marzo 2015, suggerito che l'acqua calda sta interagendo con la roccia sotto il mare; le nuove scoperte supportano tale conclusione e aggiungono che la roccia sembra reagire chimicamente per produrre l'idrogeno.

Il documento che descrive in dettaglio le nuove scoperte del telescopio spaziale Hubble, pubblicato su The Lettere per riviste astrofisiche , rapporti sulle osservazioni di Europa del 2016 in cui è stato visto un probabile pennacchio di materiale eruttare dalla superficie della luna nella stessa posizione in cui Hubble ha visto la prova di un pennacchio nel 2014. Queste immagini rafforzano la prova che i pennacchi di Europa potrebbero essere un fenomeno reale, divampando a intermittenza nella stessa regione della superficie lunare.

Il pennacchio appena ripreso si erge a circa 62 miglia (100 chilometri) sopra la superficie di Europa, mentre quello osservato nel 2014 è stato stimato essere alto circa 30 miglia (50 chilometri). Entrambi corrispondono alla posizione di una regione insolitamente calda che contiene caratteristiche che sembrano essere crepe nella crosta ghiacciata della luna, visto alla fine degli anni '90 dalla navicella spaziale Galileo della NASA. I ricercatori ipotizzano che, come Encelado, questa potrebbe essere la prova dell'eruzione di acqua dall'interno della luna.

"I pennacchi su Encelado sono associati a regioni più calde, quindi dopo che Hubble ha ripreso questa nuova funzione simile a un pennacchio su Europa, abbiamo esaminato quella posizione sulla mappa termica di Galileo. Abbiamo scoperto che il candidato pennacchio di Europa si trova proprio sull'anomalia termica, " ha detto William Sparks dello Space Telescope Science Institute di Baltimora, Maryland. Sparks ha condotto gli studi sui pennacchi di Hubble sia nel 2014 che nel 2016.

I ricercatori dicono che se i pennacchi e il punto caldo sono collegati, potrebbe significare che l'acqua che viene scaricata da sotto la crosta ghiacciata della luna sta riscaldando la superficie circostante. Un'altra idea è che l'acqua espulsa dal pennacchio cada sulla superficie come una nebbia sottile, modificando la struttura dei grani superficiali e consentendo loro di trattenere il calore più a lungo rispetto al paesaggio circostante.

Sia per le osservazioni del 2014 che per quelle del 2016, il team ha utilizzato lo Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) di Hubble per individuare i pennacchi alla luce ultravioletta. Mentre Europa passa davanti a Giove, qualsiasi caratteristica atmosferica attorno al bordo della luna blocca parte della luce di Giove, permettendo a STIS di vedere le caratteristiche in silhouette. Sparks e il suo team stanno continuando a utilizzare Hubble per monitorare Europa per ulteriori esempi di candidati pennacchio e sperano di determinare la frequenza con cui appaiono.

La futura esplorazione della NASA dei mondi oceanici è resa possibile dal monitoraggio di Hubble della presunta attività del pennacchio di Europa e dall'indagine a lungo termine di Cassini sul pennacchio di Encelado. In particolare, entrambe le indagini stanno gettando le basi per la missione Europa Clipper della NASA, il cui lancio è previsto per gli anni '20.

"Se ci sono pennacchi su Europa, come ora sospettiamo fortemente, con l'Europa Clipper saremo pronti per loro, " ha detto Jim Green, Direttore di Scienze Planetarie, presso la sede della NASA.

L'identificazione di Hubble di un sito che sembra avere persistenti, l'attività intermittente del pennacchio fornisce un obiettivo allettante per la missione Europa per indagare con la sua potente suite di strumenti scientifici. Inoltre, alcuni dei coautori di Sparks sugli studi Hubble Europa stanno preparando una potente fotocamera ultravioletta per volare su Europa Clipper che effettuerà misurazioni simili a quelle di Hubble, ma da migliaia di volte più vicino. E diversi membri del team di Cassini INMS stanno sviluppando un approccio squisitamente sensibile, versione di nuova generazione del loro strumento per il volo su Europa Clipper.