Nel 2013, il telescopio spaziale Hubble ha individuato il vapore acqueo sulla luna di Giove, Europa. Il vapore era la prova di pennacchi simili a quelli sulla luna di Saturno Encelado. Questo e altre prove convincenti hanno dimostrato che la Luna ha un oceano. Ciò ha portato a ipotizzare che l'oceano potesse ospitare la vita.
Ma l’oceano è oscurato da uno spesso strato globale di ghiaccio, rendendo i pennacchi il nostro unico modo per esaminare l’oceano. I pennacchi sono così difficili da rilevare che non sono stati confermati.
L'autore principale dell'articolo che presenta le prove di Hubble del 2013 è Lorenz Roth del Southwest Research Institute. Ha detto:"Di gran lunga, la spiegazione più semplice per questo vapore acqueo è che sia eruttato da pennacchi sulla superficie di Europa. Se quei pennacchi sono collegati con l'oceano di acqua sotterranea che siamo sicuri esista sotto la crosta di Europa, allora questo significa che le future indagini può studiare direttamente la composizione chimica dell'ambiente potenzialmente abitabile di Europa senza perforare strati di ghiaccio e questo è tremendamente emozionante."
Lo è, ma prima gli scienziati devono trovare i pennacchi.
"Abbiamo spinto Hubble ai suoi limiti per vedere questa debole emissione. Potrebbero essere pennacchi invisibili perché potrebbero essere tenui e difficili da osservare alla luce visibile", ha detto Joachim Saur dell'Università di Colonia, coautore dell'articolo del 2013.
Descriverli come tenui pennacchi invisibili si è rivelato profetico.
Recentemente, un team di ricercatori è andato alla ricerca dei pennacchi. I loro risultati sono contenuti in una presentazione tenuta al Simposio 383 della IAU, intitolata "ALMA Spectroscopy of Europa:A Search for Active Plumes". L'autore principale è M.A. Cordiner della Divisione Esplorazione del sistema solare presso il Goddard Space Flight Center della NASA. Il documento è disponibile su arXiv server di prestampa.
"L'oceano sotterraneo di Europa è un obiettivo ad alta priorità nella ricerca della vita extraterrestre, ma le indagini dirette sono ostacolate dalla presenza di uno spesso guscio di ghiaccio esterno", scrivono gli autori. I ricercatori hanno utilizzato ALMA per cercare le emissioni molecolari provenienti dai pennacchi atmosferici. Stavano studiando i processi sotto il ghiaccio che potrebbero aiutarli a comprendere l'oceano di Europa e la sua chimica.
Il sistema solare è pieno di corpi ghiacciati, tra cui comete, oggetti della cintura di Kuiper, pianeti nani e lune come Europa. Europa ha un'alta densità rispetto ad altri corpi ghiacciati, indicando un sostanziale interno roccioso. Il suo oceano costituisce circa il 10% della superficie lunare ed è ricoperto da un guscio ghiacciato di spessore incerto. Potrebbe avere uno spessore di diverse decine di chilometri. Gli scienziati hanno imparato molto da questo dalla missione Galileo della NASA.
Negli ultimi anni Europa e il suo oceano sono balzati in cima alla lista degli obiettivi nella ricerca della vita. Le ragioni non sono oscure:l'acqua liquida è un faro irresistibile nella nostra ricerca di luoghi abitabili. I pennacchi dell'oceano di Europa sono il nostro unico modo per studiare l'oceano e la sua potenziale abitabilità.
Nel corso degli anni, diversi telescopi hanno esaminato Europa, alla ricerca di ulteriori prove dell’esistenza dei pennacchi. Hanno trovato una potenziale attività intermittente dei pennacchi vicino al polo sud della Luna. Ma la conferma dei pennacchi individuati da Hubble nel 2013 è sfuggente. Nel 2023, il JWST ha esaminato Europa. Tali osservazioni "non hanno trovato prove di pennacchi attivi, il che indica che qualsiasi attività odierna debba essere localizzata e debole; anche una solida conferma dei risultati iniziali dei pennacchi HST rimane impegnativa", scrivono gli autori.
Nel tentativo di trovare i pennacchi, gli autori hanno utilizzato ALMA, l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array. Hanno osservato Europa in quattro giorni separati per coprire la superficie della luna. Sfortunatamente, non hanno trovato pennacchi.
"Nonostante la copertura quasi completa sia dell'emisfero principale che di quello finale di Europa, nei nostri dati ALMA non troviamo prove di assorbimento o emissione molecolare in fase gassosa", scrivono i ricercatori. "Utilizzando la combinazione unica di alta risoluzione spettrale/spaziale e sensibilità di ALMA, le nostre osservazioni hanno consentito la prima ricerca dedicata di HCN, H2 CO, SO2 e CH3 OH nell'esosfera e nei pennacchi di Europa. Non è stata trovata alcuna prova della presenza di queste molecole."
Non trovare prove non significa proprio che quelle molecole non siano lì. Significa piuttosto che, se sono lì, le loro concentrazioni sono così basse da essere al di sotto della soglia di rilevamento. In questo caso, alcune concentrazioni sarebbero inferiori a quelle rilevate nei pennacchi di Encelado, che sono confermate.
Una sostanza chimica in particolare illustra questo punto:CH3 OH (metanolo.) "Per il CH3 L'abbondanza di OH, d'altro canto, il nostro limite superiore ALMA <0,86% non sarebbe stato abbastanza sensibile da rilevare questa molecola nell'abbondanza del pennacchio di Encelado pari allo 0,02%," scrivono gli autori.
Esistono alcune relazioni interessanti tra Europa e altri oggetti ghiacciati nel sistema solare. Ha a che fare con i limiti di abbondanza. I ricercatori hanno stabilito limiti superiori per H2 CO (formaldeide) su Europa. "In effetti, il nostro H2 Il limite superiore dell'abbondanza di CO2 è significativamente inferiore a quello misurato da Cassini nel pennacchio di Encelado, il che implica una possibile differenza chimica."
Nonostante non sia stata trovata alcuna piuma, le osservazioni sono state comunque preziose. L'impostazione dei limiti di rilevamento aiuta gli sforzi successivi a cercarli. E questo non sarà l’ultimo tentativo degli scienziati di trovare i pennacchi. Tutto ciò che fornisce indizi sull'oceano di Europa è troppo allettante per essere ignorato e questa ricerca mostra che ALMA è adatta a questo tipo di indagine.
"I nostri risultati mostrano che ALMA è uno strumento potente nella ricerca del degassamento dei corpi ghiacciati all'interno del sistema solare e che sono giustificate ricerche successive per altre molecole in epoche aggiuntive (su Europa e altri corpi ghiacciati)", concludono i ricercatori.
Ulteriori informazioni: M. A. Cordiner et al, ALMA Spectroscopy of Europa:A Search for Active Plumes, arXiv (2024). DOI:10.48550/arxiv.2404.05525
Informazioni sul giornale: arXiv
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