Uno studio della Brown University fornisce nuove prove che il guscio ghiacciato della luna di Giove Europa potrebbe avere una tettonica a placche simile a quella terrestre. La presenza di attività tettonica a zolle potrebbe avere importanti implicazioni per la possibilità di vita nell'oceano che si pensa esista sotto la superficie della luna.

Lo studio, pubblicato in Journal of Geophysical Research:Planets , utilizza la modellazione al computer per mostrare che la subduzione, quando una placca tettonica scivola sotto un'altra e sprofonda in profondità all'interno di un pianeta, è fisicamente possibile nel guscio di ghiaccio di Europa. I risultati rafforzano i precedenti studi sulla geologia di superficie di Europa che hanno trovato regioni in cui il guscio di ghiaccio della luna sembra espandersi in un modo simile alle creste che si espandono nel medio oceano sulla Terra. La possibilità della subduzione aggiunge un altro tassello al puzzle tettonico.

"Abbiamo questa prova di estensione e diffusione, quindi la domanda diventa dove va a finire quel materiale?" ha detto Brandon Johnson, un assistente professore nel Dipartimento della Terra di Brown, Scienze ambientali e planetarie e autore principale dello studio. "Sulla terra, la risposta è zone di subduzione. Quello che mostriamo è che sotto ipotesi ragionevoli per le condizioni su Europa, la subduzione potrebbe verificarsi anche lì, che è davvero emozionante."

Parte dell'eccitazione, Johnson dice, è che la crosta superficiale è arricchita con ossidanti e altri alimenti chimici per la vita. La subduzione fornisce un mezzo per far entrare in contatto quel cibo con l'oceano sotterraneo che gli scienziati pensano che probabilmente esista sotto il ghiaccio di Europa.

"Se davvero c'è vita in quell'oceano, la subduzione offre un modo per fornire i nutrienti di cui avrebbe bisogno, " ha detto Johnson.

Subduzione sul ghiaccio

Sulla terra, la subduzione è determinata in gran parte dalle differenze di temperatura tra una lastra discendente e il mantello circostante. Il materiale crostale è molto più fresco del materiale del mantello, e quindi più densa. Questa maggiore densità fornisce la galleggiabilità negativa necessaria per affondare una lastra in profondità nel mantello.

Sebbene precedenti studi geologici avessero suggerito che qualcosa di simile alla subduzione potesse accadere su Europa, non era chiaro esattamente come quel processo avrebbe funzionato su un mondo ghiacciato. ci sono prove, Johnson dice, che il guscio di ghiaccio di Europa ha due strati:un sottile coperchio esterno di ghiaccio molto freddo che si trova sopra uno strato leggermente più caldo, ghiaccio convettivo. Se un piatto dal coperchio esterno del ghiaccio è stato spinto nel ghiaccio più caldo sottostante, la sua temperatura si scalderebbe rapidamente a quella del ghiaccio circostante. Al punto, la lastra avrebbe la stessa densità del ghiaccio circostante e quindi cesserebbe di scendere.

Ma il modello sviluppato da Johnson e dai suoi colleghi ha mostrato un modo in cui la subduzione potrebbe avvenire su Europa, indipendentemente dalle differenze di temperatura. Il modello ha mostrato che se ci fossero quantità variabili di sale nel guscio di ghiaccio superficiale, potrebbe fornire le differenze di densità necessarie per la subduzione di una lastra.

"Aggiungere sale a una lastra di ghiaccio sarebbe come aggiungere piccoli pesi perché il sale è più denso del ghiaccio, " Johnson ha detto. "Quindi, piuttosto che la temperatura, mostriamo che le differenze nel contenuto di sale del ghiaccio potrebbero consentire la subduzione su Europa".

E ci sono buone ragioni per sospettare che su Europa esistano variazioni nel contenuto di sale. Ci sono prove geologiche per la risalita occasionale dell'acqua dall'oceano sotterraneo di Europa, un processo simile alla risalita del magma dal mantello terrestre. Quella risalita lascerebbe un alto contenuto di sale nella crosta sotto la quale sale. C'è anche una possibilità di criovulcanesimo, dove il contenuto salato dell'oceano effettivamente spruzza sulla superficie.

Oltre a sostenere la tesi di un oceano abitabile su Europa, Johnson dice, la ricerca suggerisce anche un nuovo posto nel sistema solare per studiare un processo che ha giocato un ruolo cruciale nell'evoluzione del nostro pianeta.

"È affascinante pensare che potremmo avere una tettonica a placche in qualche luogo diverso dalla Terra, " ha detto. "Pensando dal punto di vista della planetologia comparata, se ora possiamo studiare la tettonica a zolle in questo posto molto diverso, potrebbe essere in grado di aiutarci a capire come è iniziata la tettonica a zolle sulla Terra".

I coautori di Johnson sull'articolo:Rachel Sheppard, Alyssa Pascuzzo, Elizabeth Fisher e Sean Wiggins sono tutti studenti laureati alla Brown. Hanno seguito un corso offerto da Johnson chiamato Ocean Worlds, che si è concentrato su corpi come Europa che si pensa abbiano oceani sotto i gusci ghiacciati.

"Questo documento è emerso come un progetto di classe che abbiamo fatto insieme, "Johnson ha detto, "ed è entusiasmante che abbiamo ottenuto alcuni risultati interessanti."