Le sorprese di Europa

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L'annuncio della scoperta è stato pubblicato a metà dicembre su Science Express, ma le osservazioni di Hubble risalgono in realtà al novembre e dicembre dell'anno precedente. E' già da un po' di tempo, infatti, che Lorenz Roth (Università di Colonia) e i suoi collaboratori provano a trasformare in certezza la possibile esistenza di pennacchi di vapore su Europa. La particolare struttura del satellite depone certamente a favore della possibilità che si inneschino simili eruzioni. I modelli, infatti, indicano che Europa è caratterizzato da un nucleo roccioso immerso in un profondo oceano d'acqua liquida racchiuso e sigillato in superficie da uno spesso strato di ghiaccio. La materia prima, insomma, c'è. E c'è pure l'energia necessaria, fornita dalla potente azione gravitazionale di Giove. L'orbita di Europa non è perfettamente circolare e questo porta il satellite con regolarità ad avvicinarsi e poi allontanarsi dal pianeta gigante. Questa altalena innesca inevitabili deformazioni della struttura di Europa (effetto di marea) frantumandone la crosta ghiacciata e fornendo energia. Uno studio di Krista Soderlund (University of Texas) e collaboratori pubblicato online all'inizio di dicembre su Nature Geoscience conferma che la complessa dinamica mareale che coinvolge l'oceano di Europa è perfettamente in grado di governare lo scambio di materiale tra la superficie e l'interno del satellite e spiegare la complessa e caotica morfologia della sua crosta superficiale. Per avere un'ulteriore conferma di quanto un simile meccanismo possa essere efficace non è necessario allontanarsi granché. Ci basta infatti osservare Io, un altro satellite di Giove, e il suo parossistico vulcanismo.

Qualcosa che potesse assomigliare a un pennacchio di gas sembrò far capolino in alcune immagini di Europa raccolte dalle sonde Voyager e Galileo, ma un attento riesame aveva poi escluso tale possibilità. In un caso, poi, era evidente che si era dinanzi a un'immagine fantasma dovuta a una doppia esposizione. I dubbi, comunque rimanevano. Decisi a trovare una risposta, Roth e il suo team puntano una prima volta gli strumenti di Hubble verso Europa - senza alcun risultato - nel 2009. L'osservazione spettroscopica viene ripetuta tre anni più tardi e questa volta, nel bel mezzo di una aurora polare alimentata dall'intenso campo magnetico di Giove, appare una debole luminosità ultravioletta al di sopra del Polo Sud del satellite. Secondo Roth l'emissione luminosa è prodotta da atomi eccitati di idrogeno e ossigeno provenienti da molecole d'acqua frantumate dagli elettroni lungo le linee dell'intenso campo magnetico. Sarebbe insomma la prova che Europa sbuffa vapore d'acqua. Un'importante conferma che la spiegazione può funzionare viene dall'osservazione della variabilità di quei pennacchi con la posizione orbitale di Europa. Infatti, quando il satellite è più lontano da Giove e l'azione di marea è in grado di aprire giganteschi crepacci sulla superficie ghiacciata, si rileva che l'emissione di ossigeno e idrogeno è marcatamente più intensa. Quando, invece, Europa si avvicina a Giove e le fratture nel ghiaccio superficiale vengono richiuse gli sbuffi di vapore diminuiscono. Basandosi sui dati rilevati, Roth ritiene che si possa essere in presenza di pennacchi davvero imponenti, alti anche 200 chilometri e in grado di spruzzare 7 tonnellate di materiale ogni secondo. Benché la velocità in gioco sia di circa 700 m/s, il vapore non riesce ad abbandonare Europa e ricade come pioggia ghiacciata sulla superficie del satellite. L'intero ciclo durerebbe una ventina di minuti. Una volta che ulteriori osservazioni confermeranno la scoperta del team di Roth, Europa diventerà il secondo satellite del Sistema solare a mostrare sbuffi di vapore d'acqua. Si affiancherà infatti a Encelado, satellite di Saturno, la cui emissione di vapore d'acqua venne scoperta nel 2005 dalla sonda Cassini.

Parlando di Europa è inevitabile che il discorso si debba inerpicare sull'insidioso crinale dell'astrobiologia. E' generalmente riconosciuto, infatti, che la nostra ricerca di qualche forma di vita al di fuori del nostro pianeta debba prevedere proprio Europa come primo posto in cui curiosare. Non è certo possibile affrontare un argomento così complesso - e spinoso - in queste poche righe, ma ritengo opportuno segnalare l'importante scoperta presentata da Jim Shirley (NASA JPL) al Convegno dell'American Geophysical Union tenutosi a metà dicembre a San Francisco (AGU Fall Meeting). La scoperta è frutto di una nuova analisi dei dati raccolti dalla sonda Galileo nel 1998 e riguarda l'identificazione sulla superficie di Europa di materiali con struttura simile a quella dell'argilla (fillosilicati). Questi materiali sono disposti in una sorta di anello frammentato intorno a una struttura craterica da impatto del diametro di 30 chilometri. La distanza che separa questo anello, ampio una quarantina di chilometri, dal cratere centrale è di circa 120 chilometri e le due strutture sarebbero strettamente collegate. La spiegazione più accreditata, infatti, chiama in causa l'impatto di un asteroide o di una cometa giunti su Europa con un angolo di incidenza minore di 45 gradi. Questo avrebbe permesso ai materiali che componevano quel proiettile cosmico di non vaporizzarsi del tutto, ma di disperdersi e depositarsi formando l'anello di fillosilicati osservato. Di gran lunga molto più complicato spiegare la provenienza di quei materiali chiamando in causa il nucleo interno di Europa. In tal senso, la crosta ghiacciata - in alcuni punti spessa oltre 100 chilometri - è un ostacolo insormontabile.
Non si tratta certo dell'unica struttura da impatto che incontriamo su Europa - qui uno studio sull'argomento pubblicato su Icarus - ma quell'anello di residui argillosi la rende particolare. I corpi celesti in grado di rilasciare quel tipo di minerali, infatti, sono perfettamente in grado di depositare anche materiali organici, cioè quei composti che sono ingredienti importanti nella complessa ricetta della vita. Ora, per la prima volta, abbiamo la prova che un simile processo può aver interessato anche Europa. Un'importante nuova argomentazione da mettere sul tappeto da parte di chi invoca uno studio più ravvicinato di questo misterioso satellite di Giove.

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Le notizie di scienza della settimana

Sono state rese pubbliche il 5 dicembre scorso tre nuove mappe che mostrano le aree del pianeta più esposte al rischio sismico e quelle che, nel caso di un terremoto, subirebbero i danni maggiori in termini di morti, edifici crollati, danni all'economia (in particolare le tre mappe si riferiscono a hazard, risk ed exposure). A realizzarle, dopo quasi dieci anni di lavoro, è il Global Earthquake Model, un consorzio di università e industrie fondato dall'OCSE con sede a Pavia. Per la prima mappa i ricercatori hanno incorporato oltre 30 modelli nazionali e regionali di attività sismica con l'obbiettivo di calcolare la probabilità che un certo evento sismico con determinate caratteristiche si verifichi in ciascuna zona. Per la seconda hanno svolto un'indagine sui materiali e l'architettura degli edifici, mentre per la terza hanno misurato la distribuzione e la densità delle costruzioni. Nell'immagine i danni provocati dal terremoto del 28 settembre scorso a Petobo, un villaggio a sud della capitale Palu nella provincia centrale dell'isola di Sulawesi, Indonesia. Credit: Devina Andiviaty / Wikipedia. Licenza: CC BY-SA 3.0

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