La superficie di Europa, la luna ghiacciata di Giove. L’immagine è stata rielaborata a partire dalle immagini scattate dalla sonda Galileo della Nasa alla fine degli anni Novanta. Crediti: NASA/JPL-Caltech/Istituto SETI
Le strisce rosse che attraversano la superficie di Europa, una delle 92 lune di Giove, sono i tratti distintivi di questo satellite. La natura di queste strisce è attribuita dagli scienziati a una miscela congelata di acqua e sali, la cui firma chimica non è del tutto chiara. Un team guidato dall’Università di Washington aggiunge un tassello a questo enigma ipotizzando che si tratti di un nuovo tipo di cristallo solido che si forma quando acqua e cloruro di sodio – NaCl, il comune sale da cucina – si combinano in condizioni di bassa temperatura e alta pressione. I risultati di questo studio sono stati pubblicati questa settimana su Pnas, e suggeriscono l’esistenza di una grande diversità di fasi cristalline iperidratate (ricche di acqua) di sali comuni ricreate in laboratorio in condizioni simili a quelle di Europa. Una scoperta che aiuta a comprendere meglio gli oceani presenti sulla superficie di questo tipo di lune ghiacciate e il loro potenziale di abitabilità.
A basse temperature, l’acqua e i sali si combinano per formare un reticolo ghiacciato e rigido, noto come idrato, tenuto insieme da legami idrogeno. L’unico idrato conosciuto in precedenza per il cloruro di sodio era una struttura semplice con una molecola di sale ogni due molecole d’acqua – NaCl*2(H2O). Ora sono state scoperti due nuovi idrati molto diversi, creati in laboratorio a pressioni moderate e a basse temperature (sotto i -50 °C): in un caso ci sono due molecole di sale ogni diciassette molecole d’acqua – NaCl*8.5(H2O) – e nel secondo una di sale ogni tredici di acqua – NaCl*13(H2O) .
A sinistra, la struttura nota di molecola di sale (palline gialle e verdi) e due molecole di acqua (palline rosse e rosa). La struttura centrale ha due molecole di cloruro di sodio ogni 17 molecole d’acqua ed è stabile anche in condizioni di pressione estremamente basse. La struttura a destra ha una molecola di cloruro di sodio ogni 13 molecole d’acqua ed è stabile solo ad alta pressione. Crediti: Baptiste Journaux/University of Washington
Questo fatto spiegherebbe anche perché le tracce sulla superficie delle lune di Giove sono più “acquose” del previsto. Le condizioni di freddo e alta pressione create in laboratorio sarebbero infatti comuni sulle lune di Giove, dove gli scienziati pensano che ci siano 5-10 chilometri di ghiaccio a coprire oceani spessi fino a diverse centinaia di chilometri, con forme di ghiaccio ancora più dense sul fondo.
«Il sale e l’acqua sono sostanze ben note alle normali condizioni terrestri. Ma nelle condizioni molto esotiche in cui si trovano in questi oggetti planetari dobbiamo rivedere tutta la scienza dei minerali di base studiata nell’Ottocento, ma in condizioni di alta pressione e a bassa temperatura. È un momento emozionante», dice il primo autore dello studio, Baptiste Journaux, professore di scienze della Terra e dello Spazio all’Università di Washington.
Nell’esperimento effettuato in laboratorio dai ricercatori, una piccola quantità di acqua salata tra due diamanti delle dimensioni di un granello di sabbia è stata compressa fino a 25mila volte la pressione atmosferica standard. Il processo è stato osservato al microscopio in trasparenza tra i due piccoli diamanti. «Stavamo cercando di misurare come l’aggiunta di sale avrebbe cambiato la quantità di ghiaccio che potevamo ottenere, dato che il sale agisce come antigelo», ricorda Journaux. «Sorprendentemente, quando abbiamo aumentato la pressione abbiamo visto che questi cristalli che non ci aspettavamo hanno iniziato a crescere. È stata una scoperta davvero casuale».
Ora il gruppo di ricerca intende raccogliere un campione più ampio per compiere un’analisi più approfondita e verificare se le tracce presenti sulle lune ghiacciate corrispondono effettivamente a quelle degli idrati appena scoperti. Saranno due le missioni spaziali che nel prossimo futuro esploreranno le lune ghiacciate di Giove: Juice (Jupiter Icy Moons Explorer) dell’Agenzia spaziale europea, che sarà lanciata in aprile, e la missione Europa Clipper della Nasa, che sarà lanciata nel 2024. Le sostanze chimiche che verranno scoperte da queste missioni aiuteranno a indirizzare meglio la ricerca di tracce di vita nel Sistema solare.
Per saperne di più:
- Leggi su Pnas l’articolo “On the identification of hyperhydrated sodium chloride hydrates, stable at icy moon conditions”, di Baptiste Journaux, Anna Pakhomova, Ines E. Collings, Sylvain Petitgirard, Tiziana Boffa Ballaran, J. Michael Brown, Steven D. Vance, Stella Chariton, Vitali B. Prakapenka, Jason Ott, Konstantin Glazyrin, Gaston Garbarino, Davide Comboni e Michael Hanfland