Curiosità spaziali: Europa

di Drugo | SB214 17—Feb—2011 / 6:46 AM

Buondì legaioli!

Il buon Drugo dopo 8 lunghi giorni di assenza ritorna, e ritorna con me la rubrica più faiga dell’universo:

Curiosità spaziali

Oggi, da bravi voyeur spaziali, diamo uno sguardo ~~peccaminoso~~ a una delle lune più interessanti del sistema solare:

Europa

1_ Europa è il quarto, per dimensioni, satellite naturale del pianeta Giove, ed uno dei più massicci dell’intero sistema solare. Venne scoperto da Galileo Galilei il 7 gennaio 1610 assieme ad Io, Ganimede e Callisto, da allora comunemente noti con l’appellativo di satelliti galileiani.

2_ Il suo nome deriva da quello di Europa (ma dai?), una delle tante amanti di Zeus secondo la mitologia greca. Lo stesso personaggio ha dato origine anche al nome del continente europeo (non lo avrei mai immaginato!).

3_ Per un certo periodo la paternità della scoperta di questo satellite era messa in dubbio. Nel 1614 Simon Marius, un astronomo tedesco, pubblicò il Mundus Iovialis, un saggio dove descriveva giove e le sue lune, arrogandosi la scoperta dei suddetti corpi celesti, precedendo di qualche giorno il buon vecchio Galileo. Oggi invece si sa per certo che sia Galilei che Marius hanno scoperto indipendentemente tali corpi celesti, ma il ritardatario fra i due fu proprio Marius.

4_ Osservazioni condotte nel 1994 tramite lo spettrografo di bordo del telescopio spaziale Hubble hanno rivelato la presenza di una tenue atmosfera attorno al satellite, composta di ossigeno. La pressione atmosferica al suolo è nell’ordine del micropascal. Di tutti i satelliti naturali del sistema solare, solo altri sei (Io, Ganimede, Callisto, Titano, Encelado e Tritone) possiedono un’atmosfera apprezzabile.
A differenza dell’ossigeno presente nell’atmosfera terrestre, quello di Europa non ha origine biologica; è con tutta probabilità generato dall’interazione della luce solare e di particelle cariche con la superficie ghiacciata del satellite, che porta alla produzione di vapore acqueo. In seguito alla dissociazione in ossigeno e idrogeno, quest’ultimo sfugge con facilità all’attrazione gravitazionale del corpo e si disperde nello spazio.

5_ La superficie di Europa
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Europa è un classico esempio di lifting spaziale.

La sua superficie è la più liscia del sistema solare, i rilievi più grandi raggiungono al massimo un chilometro in altezza.
Questa assenza di dislivelli marcati e la ridotta presenza di crateri da impatto, a confronto con la “media” delle altre lune di Giove, fanno credere che la superficie abbia dai 20 ai 180 milioni di anni circa, a seconda delle zone.

Ma a cosa è dovuta questa crosta così giovane?

La teoria più probabile afferma che l’oceano liquido sottostante la crosta ghiacciata a causa di un “gioco gravitazionale” fra Giove e le altre lune vicine sia sottoposto a delle potentissime maree.
Maree così forti da spaccare e rimodellare continuamente la superficie del satellite.

Molti di voi adesso penseranno: “Ma nella foto che hai caricato si vedono distintamente dei crepacci, come fai a dire che ha una superficie liscissima?”

Perché quelli non sono crepacci, sono variazioni dell’albedo della superficie.

Per i più ignorantelli l’albedo è la quantità di luce che un corpo riflette, difatti Europa ha un’albedo di 0,64, una delle più basse del sistema solare.
Si pensa che queste striature vengano causate da eruzioni vulcaniche di acqua causate dalle maree precedentemente citate.

Su Europa si possono osservare anche altri tipi di formazioni particolari: lenticulae circolari ed ellittiche.

Molte sono cupole, alcune sono buche e diverse sono punti scuri e lisci. Altre hanno una superficie confusa o ruvida. Le cime delle cupole sembrano parti delle antiche pianure che le circondano, suggerendo che si siano formate quando le pianure sono state spinte verso l’alto.

Si pensa che tali lenticulae si siano formate da intrusioni di ghiaccio più caldo attraverso quello più freddo della crosta, similmente alle camere magmatiche sulla crosta terrestre.

I punti scuri e lisci potrebbero essersi formati da acqua liquida liberata quando il ghiaccio più caldo arriva in superficie; le lenticulae ruvide e confuse (chiamate regioni del “caos”, per esempio la Conamara Chaos) sembrerebbero essersi formate da molti piccoli frammenti di crosta incastonati in formazioni collinose di materiale più scuro, forse come iceberg in un mare di ghiaccio.
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6_ L’oceano di Europa
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Questa parte l’ho copiata spudoratamente da Wikipedia, meglio di così non potevo riscriverla.

Si pensa che sotto la superficie di Europa ci sia uno strato di acqua liquida mantenuta tale dal calore generato dalle “maree” causate dall’interazione gravitazionale con Giove. La temperatura sulla superficie di Europa è di circa 110 K (-163°C) all’equatore e di solo 50 K (-223 °C) ai poli, cosicché il ghiaccio superficiale è permanentemente congelato.

I primi indizi di un oceano liquido sotto la superficie vennero da considerazioni teoriche relative al riscaldamento gravitazionale (conseguenza dell’orbita leggermente eccentrica di Europa e della risonanza orbitale con gli altri satelliti medicei).

I membri del team imaging del progetto Galileo hanno analizzato le immagini di Europa della sonda Voyager e della sonda Galileo per affermare che anche le caratteristiche superficiali di Europa dimostrano l’esistenza di un oceano liquido sotto la superficie. L’esempio più eclatante sarebbe il terreno “caotico”, una caratteristica comune sulla superficie di Europa che alcuni interpretano come una regione in cui l’oceano sotto la superficie ha sciolto la crosta ghiacciata. Questa interpretazione è estremamente controversa.

La maggior parte dei geologi che ha studiato Europa favorisce quello che viene chiamato modello del “ghiaccio spesso”, in cui l’oceano ha raramente, se non mai, direttamente interagito con la superficie. I diversi modelli per stimare lo spessore del guscio di ghiaccio danno valori oscillanti tra qualche chilometro e decine di chilometri.
La prova migliore per il cosiddetto modello del “ghiaccio spesso” è uno studio dei grandi crateri di Europa. I più grandi sono circondati da cerchi concentrici e sembrano essere riempiti con ghiaccio fresco relativamente liscio; basandosi su questo e sulla quantità di calore generata dalle maree di Europa, è stato teorizzato che la crosta esterna di ghiaccio solido sia spessa approssimativamente 10-30 chilometri, il che potrebbe significare che l’oceano liquido sottostante potrebbe essere profondo circa 100 km.

La sonda Galileo ha anche scoperto che Europa ha un debole campo magnetico (la cui intensità è di circa un quarto di quella del campo di Ganimede e simile a quello di Callisto) che varia periodicamente durante il passaggio di Europa attraverso il grande campo magnetico di Giove. Una probabile spiegazione di questo sarebbe la presenza di un grande oceano di acqua salata sotto la superficie.

Le prove spettrografiche suggeriscono che le strisce rosso scuro e le caratterizzazioni sulla superficie di Europa potrebbero essere ricche di sali come il solfato di magnesio, depositatosi tramite l’evaporazione dell’acqua che emerge da sotto. L’acido solforico idrato è un’altra possibile spiegazione dei contaminanti osservati spettroscopicamente.

In entrambi i casi, siccome questi materiali sono privi di colore o bianchi quando puri, altri elementi devono essere presenti a loro volta per contribuire al colore rossastro. Si suggerisce la presenza di composti a base zolfo.
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7_ L’esplorazione di Europa: Alla ricerca di vita extra-terrestre
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Dato che l’oceano di Europa presenta condizioni dove lo sviluppo della vita è possibile un’esplorazione più accurata del satellite è stata ventilata e progettata da svariati anni e svariate volte.

Per adesso la maggior parte dei dati su questo satellite provengono dalle missioni Voyager e Galileo e dalle osservazioni con il telescopio Hubble.
La comunità scientifica ha più volte manifestato l’esigenza di nuove missioni su Europa, allo scopo di determinare la composizione della superficie, confermare (o smentire) l’esistenza dell’oceano al di sotto di essa ed individuare segnali che potessero indicarvi la presenza di vita extraterrestre.

Un orbiter dotato di sensori gravimetrici o dispositivi radar potrebbe rilevare l’esistenza dell’oceano, le immagini ad alta risoluzione che potrebbero essere così ottenute permetterebbero di dedurre l’origine delle caratteristiche superficiali e gli eventuali spettroscopi di bordo potrebbero determinare la composizione di vaste regioni della superficie.

Se ad esso fosse inoltre abbinato un piccolo lander potrebbe essere determinata la composizione chimica in situ della superficie e, con opportune misure di onde sismiche, il livello di attività della luna e lo spessore del ghiaccio.

Tuttavia, nonostante l’esplorazione di Europa sia ancora ritenuta prioritaria nell’esplorazione spaziale del Sistema solare esterno, si sono verificate una serie di false partenze che hanno condotto a vari ritardi – risale al 2005 la cancellazione dell’ambizioso progetto NASA Jupiter Icy Moon Orbiter – e il lancio della prossima missione diretta verso Europa non è previsto prima del 2020.

La Europa Jupiter System Mission (EJSM) sarà una missione congiunta NASA/ESA per l’esplorazione delle lune di Giove.

L’approvazione della missione era subordinata alla vittoria della gara di interesse con la Titan Saturn System Mission, diretta verso Titano ed Encelado: la scelta è avvenuta nel febbraio del 2009.

L’EJSM consisterà del Jupiter Europa Orbiter, di costruzione NASA, del Jupiter Ganymede Orbiter, di costruzione ESA ed eventualmente del Jupiter Magnetospheric Orbiter, di costruzione JAXA.

Negli ultimi dieci anni, sono state inoltre proposte altre missioni, che però non hanno ancora raggiunto la progettazione dettagliata.
Una delle meno costose è conosciuta come Ice Clipper (letteralmente “taglia ghiaccio”) ed utilizzerebbe una sonda a impatto simile a quello della missione Deep Impact.

La proposta prevede che l’impattatore si schianti in modo controllato sulla superficie di Europa, generando una nube di detriti che sarebbe poi raccolta da una piccola sonda spaziale che vi volerebbe attraverso. Senza il bisogno di un atterraggio e successivo decollo della sonda da un’orbita attorno Giove o Europa, questa sarebbe una delle missioni meno costose, poiché la quantità di carburante necessaria sarebbe ridotta.

Idee più ambiziose sono state proposte per un lander capace di trovare le prove dell’esistenza della vita che potrebbero essere congelate nell’alta superficie o anche per esplorare direttamente il possibile oceano sotto il ghiaccio di Europa. Una delle proposte più famose vorrebbe utilizzare una grande Melt Probe (letteralmente “Sonda per fondere”) nucleare (Cryobot) che attraverserebbe la superficie sciogliendo il ghiaccio fino ad arrivare all’oceano sottostante.

The Planetary Society dice che scavare un pozzo fin sotto la superficie dovrebbe essere un obiettivo primario, e provvederebbe alla protezione dalle radiazioni gioviane. Una volta raggiunta l’acqua, la sonda rilascerebbe un veicolo sottomarino autonomo (hydrobot), che raccoglierebbe le informazioni per poi trasmetterle agli osservatori a Terra. Entrambi il cryobot e l’hydrobot dovrebbero attraversare un’estrema sterilizzazione per evitare che la sonda rilevi organismi terrestri anziché l’eventuale vita nativa e per evitare una contaminazione dell’oceano su Europa.

Un cenno particolare, infine, merita la già citata Jupiter Icy Moons Orbiter (letteralmente “Satellite orbitante attorno alle lune ghiacciate di Giove”), nella quale si sarebbe voluto sfruttare un innovativo propulsore nucleare per permettere un tour di Callisto, Ganimede ed Europa.

Il suo progetto tuttavia è stato cancellato nel 2005, perché eccessivamente oneroso in un periodo di ripensamento dell’esplorazione spaziale e perché ha incontrato notevoli opposizioni la soluzione proposta di un propulsore nucleare.
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