Come il gelido, la luna piena di oceano Europa orbita attorno a Giove, resiste a un'incessante raffica di radiazioni. Giove fulmina la superficie di Europa notte e giorno con elettroni e altre particelle, immergendolo in radiazioni ad alta energia. Ma mentre queste particelle battono sulla superficie della luna, potrebbero anche fare qualcosa di ultraterreno:far brillare Europa nell'oscurità.

Una nuova ricerca degli scienziati del Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California descrive per la prima volta come sarebbe il bagliore, e cosa potrebbe rivelare sulla composizione del ghiaccio sulla superficie di Europa. Diversi composti salati reagiscono in modo diverso alla radiazione ed emettono il loro bagliore unico. Ad occhio nudo, questo bagliore sembrerebbe a volte leggermente verde, a volte leggermente blu o bianco e con vari gradi di luminosità, a seconda di che materiale è.

Gli scienziati usano uno spettrometro per separare la luce in lunghezze d'onda e collegare le distinte "firme, " o spettri, a diverse composizioni di ghiaccio. La maggior parte delle osservazioni che utilizzano uno spettrometro su una luna come Europa vengono effettuate utilizzando la luce solare riflessa sul lato diurno della luna, ma questi nuovi risultati illuminano come apparirebbe Europa al buio.

"Siamo stati in grado di prevedere che questo bagliore di ghiaccio notturno potrebbe fornire ulteriori informazioni sulla composizione della superficie di Europa. Il modo in cui varia tale composizione potrebbe darci indizi sul fatto che Europa ospiti condizioni adatte alla vita, " ha detto Murthy Gudipati del JPL, autore principale del lavoro pubblicato il 9 novembre in Astronomia della natura .

Questo perché Europa detiene un enorme, oceano interno globale che potrebbe penetrare in superficie attraverso la spessa crosta di ghiaccio della luna. Analizzando la superficie, gli scienziati possono saperne di più su cosa c'è sotto.

Brillare una Luce

Gli scienziati hanno dedotto da osservazioni precedenti che la superficie di Europa potrebbe essere costituita da un mix di ghiaccio e sali comunemente noti sulla Terra, come il solfato di magnesio (sale di Epsom) e il cloruro di sodio (sale da cucina). La nuova ricerca mostra che incorporare quei sali nel ghiaccio d'acqua in condizioni simili a Europa e farla esplodere con radiazioni produce un bagliore.

Non è stata una sorpresa. È facile immaginare una superficie irradiata incandescente. Gli scienziati sanno che la lucentezza è causata da elettroni energetici che penetrano nella superficie, energizzando le molecole sottostanti. Quando quelle molecole si rilassano, rilasciano energia sotto forma di luce visibile.

"Ma non avremmo mai immaginato che avremmo visto quello che abbiamo finito per vedere, " ha detto Bryana Henderson del JPL, che ha co-autore della ricerca. "Quando abbiamo provato nuove composizioni di ghiaccio, il bagliore sembrava diverso. E noi tutti lo fissammo per un po' e poi dicemmo, 'Questa è nuova, Giusto? Questo è sicuramente un bagliore diverso?' Quindi gli abbiamo puntato uno spettrometro, e ogni tipo di ghiaccio aveva uno spettro diverso."

Per studiare un modello di laboratorio della superficie di Europa, il team del JPL ha costruito uno strumento unico chiamato Ice Chamber per il test dell'ambiente di radiazioni e elettroni ad alta energia di Europa (ICE-HEART). Hanno portato ICE-HEART in un impianto di fasci di elettroni ad alta energia a Gaithersburg, Maryland, e ha iniziato gli esperimenti con uno studio completamente diverso in mente:vedere come il materiale organico sotto il ghiaccio di Europa avrebbe reagito alle esplosioni di radiazioni.

Non si aspettavano di vedere variazioni nel bagliore stesso legate a diverse composizioni di ghiaccio. Era, come la chiamavano gli autori, serendipità.

"Vedere la salamoia di cloruro di sodio con un livello di luminosità significativamente inferiore è stato il momento 'aha' che ha cambiato il corso della ricerca, " ha detto Fred Bateman, coautore del paper. Ha aiutato a condurre l'esperimento e ha fornito fasci di radiazioni ai campioni di ghiaccio presso la Medical Industrial Radiation Facility presso il National Institute of Standards and Technology nel Maryland.

Una luna visibile in un cielo scuro potrebbe non sembrare insolita; vediamo la nostra Luna perché riflette la luce del sole. Ma il bagliore di Europa è causato da un meccanismo completamente diverso, hanno detto gli scienziati. Immagina una luna che brilla continuamente, anche sul lato notturno, il lato rivolto verso il sole.

"Se Europa non fosse sotto questa radiazione, sembrerebbe il modo in cui ci appare la nostra luna, scuro sul lato in ombra, " disse Gudipati. "Ma poiché è bombardato dalla radiazione di Giove, si illumina al buio."

Il lancio è previsto per la metà degli anni 2020, L'imminente missione di punta della NASA Europa Clipper osserverà la superficie della luna in più passaggi ravvicinati mentre orbita attorno a Giove. Gli scienziati della missione stanno esaminando i risultati degli autori per valutare se un bagliore sarebbe rilevabile dagli strumenti scientifici del veicolo spaziale. È possibile che le informazioni raccolte dal veicolo spaziale possano essere abbinate alle misurazioni nella nuova ricerca per identificare i componenti salati sulla superficie lunare o restringere quelli che potrebbero essere.

"Non capita spesso di essere in un laboratorio e dire:'Potremmo trovare questo quando arriviamo lì, '", ha detto Gudipati. "Di solito è il contrario:vai lì e trovi qualcosa e provi a spiegarlo in laboratorio. Ma la nostra previsione risale a una semplice osservazione, ed è di questo che si occupa la scienza".

Missioni come Europa Clipper aiutano a contribuire al campo dell'astrobiologia, la ricerca interdisciplinare sulle variabili e le condizioni di mondi lontani che potrebbero ospitare la vita come la conosciamo. Sebbene Europa Clipper non sia una missione di rilevamento della vita, condurrà una ricognizione dettagliata di Europa e indagherà se la luna ghiacciata, con il suo oceano sotterraneo, ha la capacità di sostenere la vita. Comprendere l'abitabilità di Europa aiuterà gli scienziati a capire meglio come si è sviluppata la vita sulla Terra e il potenziale per trovare la vita oltre il nostro pianeta.