Il James Webb Space Telescope della NASA utilizzerà le sue capacità a infrarossi per studiare i "mondi oceanici" della luna di Giove Europa e della luna di Saturno Encelado, aggiungendo alle osservazioni precedentemente fatte dagli orbiter Galileo e Cassini della NASA. Le osservazioni del telescopio Webb potrebbero anche aiutare a guidare le future missioni sulle lune ghiacciate.

Europa ed Encelado sono nella lista dei bersagli del telescopio Webb scelti dagli osservatori a tempo garantito, scienziati che hanno contribuito a sviluppare il telescopio e quindi ad essere tra i primi ad usarlo per osservare l'universo. Uno degli obiettivi scientifici del telescopio è studiare i pianeti che potrebbero aiutare a far luce sulle origini della vita, ma questo non significa solo pianeti extrasolari; Webb aiuterà anche a svelare i misteri ancora detenuti dagli oggetti nel nostro sistema solare (da Marte verso l'esterno).

Geronimo Villanueva, uno scienziato planetario presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, è lo scienziato capo nell'osservazione di Europa ed Encelado da parte del telescopio Webb. Il suo team fa parte di uno sforzo più ampio per studiare il nostro sistema solare con il telescopio, guidato dall'astronomo Heidi Hammel, il vicepresidente esecutivo dell'Associazione delle Università per la Ricerca in Astronomia (AURA). La NASA ha selezionato Hammel come scienziato interdisciplinare per Webb nel 2002.

Di particolare interesse per gli scienziati sono i pennacchi d'acqua che infrangono la superficie di Encelado ed Europa, e che contengono una miscela di vapore acqueo e semplici sostanze chimiche organiche. Le missioni Cassini-Huygens e Galileo della NASA, e il telescopio spaziale Hubble della NASA, prove raccolte in precedenza che questi getti sono il risultato di processi geologici che riscaldano grandi oceani sotto la superficie. "Abbiamo scelto queste due lune per il loro potenziale di esibire firme chimiche di interesse astrobiologico, " disse Hammel.

Villanueva e il suo team hanno in programma di utilizzare la fotocamera nel vicino infrarosso di Webb (NIRCam) per acquisire immagini ad alta risoluzione di Europa, che utilizzeranno per studiarne la superficie e per cercare regioni di superficie calde indicative dell'attività dei pennacchi e dei processi geologici attivi. Una volta individuato un pennacchio, useranno lo spettrografo nel vicino infrarosso di Webb (NIRSpec) e lo strumento nel medio infrarosso (MIRI) per analizzare spettroscopicamente la composizione del pennacchio.

Le osservazioni del telescopio Webb potrebbero essere particolarmente significative per i pennacchi su Europa, la cui composizione rimane in gran parte un mistero. "Sono fatti di acqua ghiacciata? Viene rilasciato vapore acqueo caldo? Qual è la temperatura delle regioni attive e dell'acqua emessa?" interrogò Villanueva. "Le misurazioni del telescopio Webb ci consentiranno di affrontare queste domande con un'accuratezza e una precisione senza precedenti".

Per Encelado, Villanueva ha spiegato che poiché quella luna è quasi 10 volte più piccola di Europa vista dal telescopio Webb, non saranno possibili immagini ad alta risoluzione della sua superficie. Però, il telescopio può ancora analizzare la composizione molecolare dei pennacchi di Encelado ed eseguire un'ampia analisi delle sue caratteristiche superficiali. Gran parte del terreno lunare è già stato mappato dall'orbita Cassini della NASA, che ha trascorso circa 13 anni a studiare Saturno e i suoi satelliti.

Villanueva ha avvertito che mentre lui e il suo team pianificano di utilizzare NIRSpec per cercare firme organiche (come metano, metanolo, ed etano) nei pennacchi di entrambe le lune, non c'è alcuna garanzia che il team sarà in grado di cronometrare le osservazioni del telescopio Webb per catturare una delle emissioni intermittenti, né che le emissioni avranno una composizione organica significativa. "Ci aspettiamo rilevazioni solo se i pennacchi sono particolarmente attivi e se sono ricchi di sostanze organiche, " disse Villanueva.

Le prove della vita nei pennacchi potrebbero rivelarsi ancora più elusive. Villanueva ha spiegato che mentre lo squilibrio chimico nei pennacchi (un'inaspettata abbondanza o scarsità di alcune sostanze chimiche) potrebbe essere un segno dei processi naturali della vita microbica, potrebbe anche essere causato da processi geologici naturali.

Mentre il telescopio Webb potrebbe non essere in grado di rispondere concretamente se gli oceani sotto la superficie delle lune contengano vita, Villanueva ha affermato che sarà in grado di individuare e caratterizzare meglio le regioni attive delle lune che potrebbero meritare ulteriori studi. missioni future, come l'Europa Clipper della NASA, il cui obiettivo principale è determinare se Europa è abitabile, potrebbe utilizzare i dati di Webb per concentrarsi su posizioni privilegiate per l'osservazione.

Il James Webb Space Telescope è il complemento scientifico del telescopio spaziale Hubble della NASA. Sarà il telescopio spaziale più potente mai costruito. Webb è un progetto internazionale guidato dalla NASA con i suoi partner, ESA (Agenzia Spaziale Europea) e Agenzia Spaziale Canadese.