Questa illustrazione della luna di Giove – Europa – mostra come la superficie ghiacciata possa brillare sul lato notturno, il lato opposto al Sole. Nuovi esperimenti di laboratorio hanno ricreato l’ambiente di Europa e hanno permesso di scoprire che la luna ghiacciata brilla, anche sul lato notturno, a causa del ghiaccio. Quando Giove bombarda Europa con radiazioni e particelle cariche altamente energetiche, gli elettroni penetrano nella superficie, energizzando le molecole sottostanti. Quando quelle molecole si rilassano, rilasciano energia sotto forma di luce visibile. Variazioni nel bagliore e nel colore del bagliore stesso, potrebbero rivelare informazioni sulla composizione del ghiaccio sulla superficie di Europa. Diversi composti salini reagiscono in modo diverso alle radiazioni ed emettono il loro bagliore unico. Il colore varierà in base alla composizione reale della superficie di Europa. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech
Una luna visibile in un cielo buio potrebbe non sembrare insolita; vediamo la nostra Luna perché riflette la luce solare. Ma il bagliore di Europa – la gelida luna di Giove – è causato da un meccanismo completamente diverso. Europa brilla, nell’oscurità dello spazio, anche nel suo lato notturno, quello non esposto alla luce del Sole. Orbitando attorno a Giove, la luna riceve un incessante bagno di radiazioni e particelle cariche molto energetiche, provenienti dal pianeta stesso, il cui effetto è proprio quello di farla apparire “ultraterrena”, facendola brillare nel buio.
Una nuova ricerca condotta da alcuni scienziati del Jet Propulsion Laboratory (Jpl) della Nasa descrive, per la prima volta, come ci possiamo aspettare questo bagliore di Europa e cosa tale bagliore potrebbe rivelare sulla composizione del ghiaccio presente sulla superficie della luna. Diversi composti salini reagiscono in modo diverso alle radiazioni, emettendo il loro bagliore in modo unico. A occhio nudo, questo bagliore apparirebbe a volte leggermente verde, a volte leggermente blu o bianco, e con vari gradi di luminosità, a seconda del materiale.
Per separare la luce nelle sue diverse lunghezze d’onda e scoprire le “firme” chimiche – o spettri – degli elementi che l’hanno prodotta, corrispondenti a diverse composizioni del ghiaccio, gli scienziati usano uno strumento chiamato spettrometro. La maggior parte delle osservazioni con uno spettrometro su una luna come Europa vengono effettuate a partire dalla luce solare riflessa sul lato diurno della luna, ma questi nuovi risultati ci indicano come Europa apparirebbe al buio. «Siamo stati in grado di prevedere che questo bagliore, proveniente dal ghiaccio in ombra, potrebbe fornire ulteriori informazioni sulla composizione della superficie di Europa. Il modo in cui questa composizione varia, potrebbe darci indizi sul fatto che Europa abbia condizioni adatte alla vita», riferisce Murthy Gudipati del Jpl, primo autore del lavoro pubblicato recentemente su Nature Astronomy.
Questo perché Europa possiede un enorme oceano globale interno che potrebbe filtrare in superficie attraverso la spessa crosta di ghiaccio che ricopre la luna. Analizzando la superficie, gli scienziati possono indagare e comprendere ciò che si trova al di sotto. Da precedenti osservazioni, ad esempio, hanno dedotto che la superficie di Europa potrebbe essere composta da una miscela di ghiaccio e sali piuttosto comuni sulla Terra, come il solfato di magnesio e il cloruro di sodio (il sale da cucina). La nuova ricerca mostra che incorporare questi sali nel ghiaccio d’acqua, in condizioni simili a quelle presenti su Europa, e bombardarlo con radiazioni, porta alla produzione di un bagliore.
Ma questo di per sé non è sorprendente: è facile immaginare che una superficie irradiata brilli. Gli scienziati sanno che il bagliore è causato 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 ciò che abbiamo finito per vedere», riferisce Bryana Henderson del Jpl, coautrice della ricerca. «Quando abbiamo provato nuove composizioni di ghiaccio, il bagliore è apparso diverso. Ci siamo limitati a fissarlo per un po’, per poi domandarci: “Questo è nuovo, giusto? Questo è sicuramente un bagliore diverso?” Quindi abbiamo puntato uno spettrometro su di esso 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 for Europa’s High-Energy Electron and Radiation Environment Testing (Ice-Heart). Hanno portato Ice-Heart in una struttura a fasci di elettroni ad alta energia a Gaithersburg, nel Maryland, e hanno iniziato gli esperimenti con uno studio completamente diverso in mente, il cui scopo era vedere come il materiale organico al di sotto dello strato ghiacciato di Europa avrebbe reagito al bombardamento di radiazioni. Non si aspettavano di vedere variazioni nel bagliore stesso legate alle diverse composizioni del ghiaccio. Si è trattato – come lo chiamano gli autori – di un caso di serendipità.
Rappresentazione artistica della sonda spaziale Europa Clipper della Nasa, il cui lancio è previsto per il 2025. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech
Europa Clipper – la prossima missione della Nasa il cui lancio è previsto nel 2025 – osserverà la superficie di Europa in più passaggi ravvicinati, mentre orbita attorno a Giove. Gli scienziati della missione stanno esaminando le scoperte degli autori per valutare se il bagliore potrebbe essere rilevato dagli strumenti scientifici a bordo della sonda. È possibile che le informazioni raccolte dalla sonda spaziale possano essere abbinate alle misurazioni di questa nuova ricerca, per identificare i componenti chimici presenti sulla superficie della luna o porre comunque dei vincoli.
Missioni come Europa Clipper contribuiranno al campo dell’astrobiologia, la ricerca interdisciplinare sulle condizioni e le variabili caratteristiche di mondi lontani che potrebbero ospitare la vita, così come la conosciamo. Sebbene Europa Clipper non sia una missione che si propone di rilevare la presenza di 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 le nostre potenzialità di trovarla altrove, ben oltre il nostro pianeta.
Per saperne di più:
- Leggi su Nature Astronomy l’articolo “Laboratory predictions for the night-side surface ice glow of Europa” di Murthy S. Gudipati, Bryana L. Henderson & Fred B. Bateman