Sulla gelida luna di Giove Europa, potenti eruzioni possono vomitare nello spazio, sollevando domande tra gli astrobiologi speranzosi sulla Terra:cosa esploderebbe da pennacchi alti chilometri? Potrebbero contenere segni di vita extraterrestre? E dove in Europa avrebbero avuto origine? Una nuova spiegazione ora punta a una fonte più vicina alla superficie ghiacciata di quanto ci si potrebbe aspettare.

Piuttosto che provenire dal profondo degli oceani di Europa, alcune eruzioni possono provenire da sacche d'acqua incastonate nel guscio ghiacciato stesso, secondo nuove prove dei ricercatori della Stanford University, l'Università dell'Arizona, l'Università del Texas e il Jet Propulsion Laboratory della NASA.

Utilizzando le immagini raccolte dalla navicella spaziale della NASA Galileo, i ricercatori hanno sviluppato un modello per spiegare come una combinazione di congelamento e pressurizzazione potrebbe portare a un'eruzione criovulcanica, o uno scoppio d'acqua. I risultati, pubblicato il 10 novembre in Lettere di ricerca geofisica , hanno implicazioni per l'abitabilità dell'oceano sottostante di Europa e potrebbero spiegare le eruzioni su altri corpi ghiacciati nel sistema solare.

Portatori di vita?

Gli scienziati hanno ipotizzato che il vasto oceano nascosto sotto la crosta ghiacciata di Europa potrebbe contenere elementi necessari per sostenere la vita. Ma a meno di inviare un sommergibile sulla luna per esplorare, è difficile saperlo con certezza. Questo è uno dei motivi per cui i pennacchi di Europa hanno suscitato così tanto interesse:se le eruzioni provengono dall'oceano sotto la superficie, gli elementi potrebbero essere rilevati più facilmente da un veicolo spaziale come quello previsto per la prossima missione Europa Clipper della NASA.

Ma se i pennacchi hanno origine nel guscio ghiacciato della luna, possono essere meno ospitali alla vita, perché è più difficile sostenere l'energia chimica per alimentare la vita lì. In questo caso, le possibilità di rilevare l'abitabilità dallo spazio sono diminuite.

"Capire da dove provengono questi pennacchi d'acqua è molto importante per sapere se i futuri esploratori di Europa potrebbero avere la possibilità di rilevare effettivamente la vita dallo spazio senza sondare l'oceano di Europa, " ha detto l'autore principale Gregor Steinbrügge, un ricercatore post-dottorato presso la Stanford's School of Earth, Scienze energetiche e ambientali (Stanford Earth).

I ricercatori hanno concentrato le loro analisi su Manannan, un cratere largo 18 miglia su Europa che è stato creato da un impatto con un altro oggetto celeste alcune decine di milioni di anni fa. Ragionando sul fatto che una tale collisione avrebbe generato un'enorme quantità di calore, hanno modellato come lo scioglimento e il successivo congelamento di una sacca d'acqua all'interno del guscio ghiacciato avrebbe potuto causare l'eruzione dell'acqua.

"La cometa o l'asteroide che colpisce il guscio di ghiaccio è stato fondamentalmente un grande esperimento che stiamo usando per costruire ipotesi da testare, " ha detto il co-autore Don Blankenship, ricercatore senior presso l'Istituto di geofisica dell'Università del Texas (UTIG) e ricercatore principale dello strumento Radar for Europa Assessment and Sounding:Ocean to Near-surface (REASON) che volerà su Europa Clipper. "Il team di scienze polari e planetarie di UTIG è attualmente impegnato a valutare la capacità di questo strumento di testare tali ipotesi".

Il modello indica che quando l'acqua di Europa si è trasformata in ghiaccio durante le fasi successive dell'impatto, si potrebbero creare sacche d'acqua con maggiore salinità sulla superficie lunare. Per di più, queste sacche di acqua salata possono migrare lateralmente attraverso il guscio di ghiaccio di Europa sciogliendo regioni adiacenti di ghiaccio meno salmastro, e di conseguenza diventano ancora più salati nel processo.

"Abbiamo sviluppato un modo in cui una sacca d'acqua può muoversi lateralmente, e questo è molto importante, " ha detto Steinbrügge. "Può muoversi lungo gradienti termici, dal freddo al caldo, e non solo nella direzione verso il basso come tirato dalla gravità."

Un autista salato

Il modello prevede che quando una sacca di salamoia in migrazione ha raggiunto il centro del cratere Manannán, si è bloccato e ha iniziato a congelare, generando una pressione che alla fine ha provocato un pennacchio, stimato che fosse alto più di un miglio. L'eruzione di questo pennacchio ha lasciato un segno distintivo:una caratteristica a forma di ragno sulla superficie di Europa che è stata osservata dalle immagini di Galileo e incorporata nel modello dei ricercatori.

"Anche se i pennacchi generati dalla migrazione della tasca salata non fornirebbero una visione diretta dell'oceano di Europa, i nostri risultati suggeriscono che lo stesso guscio di ghiaccio di Europa è molto dinamico, ", ha affermato la co-autrice Joana Voigt, un assistente di ricerca laureato presso l'Università dell'Arizona, Tucson.

La dimensione relativamente piccola del pennacchio che si formerebbe a Manannán indica che i crateri da impatto probabilmente non possono spiegare la fonte di altri, pennacchi più grandi su Europa che sono stati ipotizzati sulla base dei dati di Hubble e Galileo, dicono i ricercatori. Ma il processo modellato per l'eruzione di Manannán potrebbe avvenire su altri corpi ghiacciati, anche senza un evento di impatto.

"La migrazione della tasca salata non è applicabile unicamente ai crateri europei, "Ha detto Voigt. "Invece il meccanismo potrebbe fornire spiegazioni su altri corpi ghiacciati dove esistono gradienti termici."

Lo studio fornisce anche stime di quanto possano essere salati la superficie ghiacciata e l'oceano di Europa, che a sua volta potrebbe influenzare la trasparenza del suo guscio di ghiaccio alle onde radar. I calcoli, basato su immagini di Galileo dal 1995 al 1997, mostrano che l'oceano di Europa potrebbe essere circa un quinto più salato dell'oceano terrestre, un fattore che migliorerà la capacità del radar ecoscandaglio della missione Europa Clipper di raccogliere dati dal suo interno.

I risultati potrebbero essere scoraggianti per gli astrobiologi sperando che i pennacchi in eruzione di Europa possano contenere indizi sulla capacità dell'oceano interno di supportare la vita, data l'implicazione che i pennacchi non devono connettersi all'oceano di Europa. Però, il nuovo modello offre spunti per districare le complesse caratteristiche della superficie di Europa, soggetti a processi idrologici, l'attrazione della gravità di Giove e le forze tettoniche nascoste all'interno della luna ghiacciata.

"Questo rende il sottosuolo poco profondo, il guscio di ghiaccio stesso, un posto molto più eccitante a cui pensare, " ha detto il co-autore Dustin Schroeder, un assistente professore di geofisica a Stanford. "Apre un modo completamente nuovo di pensare a ciò che sta accadendo con l'acqua vicino alla superficie".