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Europa Clipper
Riepilogo

La missione Europa della NASA condurrà una dettagliata ricognizione della luna di Giove Europa e svolgerà indagini per stabilire se la luna ghiacciata possa ospitare condizioni adatte alla vita.
La missione posizionerà una sonda spaziale in orbita attorno a Giove per effettuare un'indagine dettagliata di Europa, un mondo che mostra prove evidenti di un oceano di acqua liquida sotto la sua crosta ghiacciata e che potrebbe ospitare condizioni favorevoli alla vita. La missione invierà dunque una navicella altamente capace e resistente alle radiazioni durante una lunga orbita circolare intorno a Giove per eseguire ripetuti sorvoli ravvicinati della luna ghiacciata.
La NASA ha selezionato nove strumenti scientifici per la missione. Il carico utile selezionato include telecamere e spettrometri per produrre immagini ad alta risoluzione della superficie di Europa e determinarne la composizione. Un radar che penetra nel ghiaccio determinerà lo spessore del guscio ghiacciato della luna e cercherà laghi nel sottosuolo simili a quelli presenti sotto la calotta glaciale dell'Antartide. La missione porterà anche un magnetometro per misurare la forza e la direzione del campo magnetico della luna, che consentirà agli scienziati di determinare la profondità e la salinità del suo oceano. Le misurazioni della gravità aiuteranno anche a confermare l'esistenza dell'oceano sottosuperficiale di Europa.
Uno strumento termico esaminerà la superficie ghiacciata di Europa alla ricerca di recenti eruzioni di acqua più calda in prossimità della superficie, mentre altri strumenti cercheranno prove di acqua e particelle minuscole nella sottile atmosfera della luna. Il telescopio spaziale Hubble della NASA ha osservato il vapore acqueo sopra la regione polare a sud di Europa nel 2012, fornendo una potenziale evidenza di pennacchi d'acqua. Se l'esistenza dei pennacchi sarà confermata - essendo strettamente collegati a un oceano sottosuperfiale - lo studio della loro composizione aiuterà gli scienziati a studiare la composizione chimica dell'ambiente potenzialmente abitabile di Europa, riducendo al minimo la necessità di perforare strati di ghiaccio.
Durante la missione nominale, il veicolo spaziale effettuerà 45 sorvoli di Europa ad altitudini progressivamente più vicine, da 2700 chilometri sino a 25 chilometri sopra la superficie.

Specifiche Tecniche

Il carico di strumenti scientifici selezionati comprende telecamere e spettrometri per produrre immagini ad alta risoluzione della superficie di Europa e determinarne la composizione. Un radar che penetra nel ghiaccio determinerà lo spessore del guscio ghiacciato della luna e cercherà laghi sottosuolo simili a quelli al di sotto dell'Antartide. La missione porterà anche un magnetometro per misurare la forza e la direzione del campo magnetico della luna, che consentirà agli scienziati di determinare la profondità e la salinità del suo oceano.
Uno strumento termico perlustrerà la superficie ghiacciata di Europa alla ricerca di recenti eruzioni di acqua più calda, mentre altri strumenti cercheranno prove di acqua e particelle minuscole nella sottile atmosfera della luna. Il telescopio spaziale Hubble della NASA ha osservato il vapore acqueo sopra la regione polare sud di Europa nel 2012, fornendo la prima forte evidenza di pennacchi d'acqua. Se l'esistenza dei pennacchi è confermata - e sono collegati a un oceano sottosuperficato - aiuterà gli scienziati a studiare la composizione chimica dell'ambiente potenzialmente abitabile di Europa, riducendo al minimo la necessità di perforare strati di ghiaccio.
Lo scorso anno la NASA ha invitato i ricercatori a presentare proposte di strumenti per studiare Europa. Trentatré sono stati esaminati e, di questi, nove sono stati selezionati per una missione che verrà lanciata nel 2023.
"Questo è un passo da gigante nella nostra ricerca di oasi che potrebbero sostenere la vita nel nostro cortile celeste", ha detto Curt Niebur, scienziato del programma Europa presso la sede della NASA a Washington. "Siamo sicuri che questo versatile set di strumenti scientifici produrrà scoperte entusiasmanti in una missione tanto attesa".

Gli strumenti selezionati dalla NASA sono:

Plasma Instrument for Magnetic Sounding (PIMS)
In combinazione con un magnetometro è la chiave per determinare lo spessore del guscio di ghiaccio di Europa, la profondità dell'oceano e la salinità correggendo il segnale di induzione magnetica disturbato dalle correnti di plasma intorno a Europa.

Mapping Imaging Spectrometer for Europa (MISE)
Questo strumento esplorerà la composizione di Europa, identificando e mappando le distribuzioni di sostanze organiche, sali, idrati acidi, fasi di ghiaccio d'acqua e di altri materiali per determinare l'abitabilità dell'oceano di Europa.

Europa Imaging System (EIS)
Le telecamere ad ampio e stretto angolo di questo strumento mapperanno la maggior parte di Europa con una risoluzione di 50 metri per pixel e forniranno immagini di aree della superficie di Europa con una risoluzione fino a 100 volte più alta.

Radar for Europa Assessment and Sounding: Ocean to Near-surface (REASON)
Questo strumento radar a penetrazione di ghiaccio a doppia frequenza è progettato per caratterizzare la crosta ghiacciata di Europa dalla superficie vicina all'oceano, rivelando la struttura nascosta del guscio di ghiaccio di Europa e la potenziale acqua al suo interno.

Sistema di imaging ad emissioni termiche (E-THEMIS)
Questo "rivelatore di calore" fornirà in alta risoluzione l'imaging termico multispettrale di Europa per aiutare a rilevare i siti attivi, come i potenziali gayser che eruttano pennacchi d'acqua nello spazio.

IMAss SPectrometer for Planetary EXploration / Europa (MASPEX)
Questo strumento determinerà la composizione dell'oceano superficiale e sottosuperficiale misurando l'atmosfera estremamente tenue di Europa e qualsiasi materiale di superficie espulso nello spazio.

Ultraviolet Spectrograph / Europa (UVS)
Questo strumento adotterà la stessa tecnica utilizzata dal Telescopio Spaziale Hubble per rilevare la probabile presenza di pennacchi d'acqua che eruttano dalla superficie di Europa. Gli UVS saranno in grado di rilevare piccoli pennacchi e forniranno dati preziosi sulla composizione e la dinamica dell'atmosfera rarefatta della luna.

SUrface Dust Mass Analyzer (SUDA)
Questo strumento misurerà la composizione di particelle piccole e solide espulse da Europa, fornendo l'opportunità di campionare direttamente la superficie e i potenziali pennacchi durante i sorvoli a bassa quota.

Magnetometro
Un magnetometro sarà utile per osservare il campo magnetico di Europa, aiutando gli scienziati a confermare l'esistenza dell'oceano di Europa, nonché a determinarne la salinità e la profondità. Lo strumento supererò anche lo spessore del guscio di ghiaccio, infatti comprendere le proprietà dell'oceano e lo spessore della crosta di ghiaccio è essenziale per capire se Europa possa essere abitabile, l'obiettivo scientifico principale della missione.

Separato dagli strumenti elencati sopra, lo SPACE Environmental and Composition Investigation of Europan Surface (SPECIES) è stato scelto per ulteriori sviluppi tecnologici. Guidato dal ricercatore principale Dr. Mehdi Benna presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland, questo spettrometro combinato a massa e gas cromatografo sarà sviluppato per altre opportunità di missione.

Cronologia Missione
30-09-2023 Europa Clipper: lancio (pianificato 2023)
30-09-2026 Europa Clipper: inserimento in orbita di Europa
Oggetti
  • Europa
    Satellite naturale

    Leggermente più piccolo della Luna, Europa è composto principalmente da silicati con una crosta costituita da acqua ghiacciata ed è circondato esternamente da una tenue atmosfera, composta principalmente da ossigeno. A differenza di Ganimede e Callisto, la sua superficie si presenta striata e poco craterizzata ed è la più liscia di quella di qualsiasi oggetto noto del sistema Solare.

Obiettivi

Pensato per contenere un oceano di acqua liquida sotto la sua superficie ghiacciata, Europa è considerato uno dei luoghi più promettenti del Sistema Solare oltre alla Terra per cercare i segni della vita sotto forma di organismi semplici.
Quattrocento anni fa, l'astronomo Galileo, scoprendo le quattro grandi lune di Giove, modificò per sempre la visione dell'umanità dell'universo, contribuendo a far capire che la Terra non era al centro di ogni movimento. Oggi una di queste lune galileiane potrebbe di nuovo rivoluzionare la scienza perché, nascosto sotto la superficie ghiacciata di Europa, vi è forse il luogo più promettente per cercare gli ambienti adatti alla vita.
Questo nuovo interesse cominciò a svilupparsi nel 1995 quando un veicolo spaziale, nominato in onore di Galileo, giunse nel sistema di Giove per dare seguito alle precedenti scoperte della missione Voyager. La sonda Galileo ha inviato analisidi dati che hanno fornito prove evidenti di un oceano profondo sotto la crosta ghiacciata di Europa, portando a speculazioni sul potenziale di vita all'interno della luna ghiacciata.
Nel frattempo, nell'ultimo quarto di secolo, abbiamo appreso che i pianeti simili a Giove sono comuni attorno ad altre stelle e che molti potrebbero avere lune ghiacciate come Europa. Questa scoperta conferma che studiare Europa ci aiuterà a capire l'abitabilità dei mondi ghiacciati in tutto il cosmo.

Cosa rende Europa speciale?
Mentre Europa orbita attorno a Giove, sperimenta forti forze di marea, un po 'come le maree negli oceani della Terra causati dalla nostra Luna. Le forze di marea fanno sì che Europa si fletta e si allunghi, dal momento la sua orbita è un'ellisse e non un cerchio, e che la marea sia molto più alta quando la luna è vicina a Giove rispetto a quando è più lontana. Questa continua flessione sviluppa calore e rende l'interno di Europa più caldo di quanto non sarebbe ricevendo soltanto il calore diretto del Sole. Inoltre questa la flessione potrebbe produrre attività vulcanica dall'interno roccioso, come avviene sulla vicina luna Io. Le forze di marea causano anche la flessione del guscio esterno ghiacciato dell'Europa, probabilmente causando le lunghe fessure lineari visibili dalle immagini della sua superficie.
Grazie ialle misurazioni effettuate in gran parte dalle sonde spaziali, gli scienziati ritengono probabile che Europa abbia un oceano di acqua salata al di sotto di un guscio di ghiaccio relativamente sottile e geologicamente attivo. Sebbene esistano prove della presenza di oceani all'interno di molti altri grandi satelliti ghiacciati nel Sistema Solare esterno, Europa è unica perché si ritiene che il suo oceano sia in contatto diretto con il suo interno roccioso, dove le condizioni potrebbero essere simili a quelle del fondo marino biologicamente ricco della Terra. Europa inoltre è speciale perché le sue maree e le sue interazioni con Io consentono di avere abbondante energia chimica necessaria alla vita.
La Terra ha luoghi geologicamente attivi sul fondo marino, chiamate sorgenti idrotermali, dove acqua e roccia interagiscono ad alte temperature. Queste zone sono conosciute per essere ricche di vita, alimentate da energia e sostanze nutritive che derivano da reazioni tra l'acqua di mare e il caldo, roccioso fondale oceanico.

Le basi della vita
La vita come la conosciamo dipende da tre "ingredienti" chiave:
- Acqua liquida, per creare un ambiente che faciliti le reazioni chimiche
- Elementi chimici essenziali che sono fondamentali per i processi biologici
- Una fonte di energia che potrebbe essere sfruttata dagli esseri viventi
Europa sembra soddisfare questi requisiti minimi per la vita. È l'unico tra i corpi del nostro Sistema Solare ad avere un volume potenzialmente enorme di acqua liquida insieme a un'attività geologica che potrebbe promuovere lo scambio di sostanze chimiche utili dalla superficie con l'ambiente acquoso sotto il ghiaccio. Tuttavia la nostra attuale comprensione del modo in cui il materiale si muove all'interno della gelida crosta di Europa è limitata dalla manciata di immagini e alla scarsità dei dati delle missioni passate. Persino l'esistenza di un oceano sotto la superficie, sebbene fortemente sospettata, non è ancora stata confermata.

L'acqua
L'acqua è essenziale per la vita e serve come mezzo liquido perfetto per dissolvere i nutrienti per l'ingestione o i rifiuti per l'escrezione e per trasportare le sostanze chimiche che gli esseri viventi possono usare. Diverse prove suggeriscono fortemente che Europa contenga un oceano di acqua liquida a molte decine di miglia di profondità. Se esistente, l'oceano giace sotto una coltre di ghiaccio che è spessa almeno qualche miglia e forse persino alcune decine. Sul fondo dell'oceano si trova un fondale roccioso a diretto contatto con l'acqua che potrebbe fornire nutrienti chimici nell'oceano per l'attività idrotermale.
Ci sono diversi importanti indizi della presenza di un oceano su Europa.
- Le osservazioni della sonda spaziale Galileo della NASA hanno confermato che la superficie di Europa è scarsamente craterizzata e quindi giovane. (Le superfici fortemente craterizzate sono più vecchie.)
- I modelli per la formazione delle numerose creste e fratture lineari sulla superficie di Europa suggeriscono che il guscio ghiacciato della luna è relativamente sottile e si flette in risposta alle forze di marea quando la luna orbita attorno a Giove.
- La flessione della crosta ghiacciata sopra un oceano potrebbe creare sacche di impurità salate e aree parzialmente fuse che portano alle caratteristiche osservate nelle immagini riprese dalle sonde spaziali.
Ambienti favorevoli per la chimica della vita (o anche della vita stessa, in forma microbica) potrebbero esistere in aree all'interno del guscio di ghiaccio di Europa che contengono fluidi salati o attorno a possibili sorgenti idrotermali guidate dal riscaldamento delle maree. Un oceano ricco di chimica favorevole alla vita potrebbe essere mantenuto da un ciclo che muove l'acqua attraverso il guscio di ghiaccio della luna, l'oceano e l'interno roccioso.

Gli elementi chimici
Studiare la chimica di Europa - sulla superficie e all'interno del sospetto oceano - è importante per comprenderne l'abitabilità perché gli esseri viventi estraggono energia dai loro ambienti attraverso reazioni chimiche. Le interazioni tra i materiali della superficie di Europa e quelli in un ambiente oceanico sotto il ghiaccio potrebbero produrre elementi essenziali per la vita come carbonio, idrogeno, azoto, ossigeno, fosforo e zolfo.

La sezione della crosta ghiacciata
La superficie di Europa è per lo più composta di acqua ghiacciata (H2O) ma viene bombardata dalle intense radiazioni di Giove che possono alterare la chimica del ghiaccio. Attraverso questo processo, l'idrogeno e l'ossigeno del ghiaccio d'acqua possono combinarsi con altri materiali sulla superficie per creare una serie di molecole come l'ossigeno libero (O2), il perossido di idrogeno (H2O2), il biossido di carbonio (CO2) e il biossido di zolfo (SO2).
Se questi composti si stanno facendo strada in un oceano, come parte di un ciclo in corso, potrebbero essere utilizzati per alimentare le reazioni da cui dipendono gli organismi viventi. Inoltre il ricircolo delle acque oceaniche attraverso i minerali nel fondo marino potrebbe reintegrare l'acqua di altre sostanze chimiche che sono cruciali per la vita.

L'energia
La vita estrae energia dal suo ambiente per realizzare processi biologici come il mantenimento delle strutture cellulari, la crescita e la riproduzione. La maggior parte degli esseri viventi sulla superficie terrestre dipende (direttamente o indirettamente) dall'energia fornita dal Sole ma ci sono molti altri organismi che estraggono la loro energia da fonti chimiche come quelle prodotte dall'attività idrotermale.
La costante flessione delle maree di Europa fornisce energia termica per guidare le reazioni chimiche negli interni rocciosi, riciclando gli elementi e rendendoli disponibili per l'uso potenziale degli esseri viventi. Se il fondo marino di Europa ha vulcani (come avviene sull'altra luna Io) o sorgenti idrotermali, è possibile che la chimica dell'oceano guidi e svolga un ruolo importante nel riciclaggio di acqua ricca di sostanze nutritive tra l'oceano e l'interno roccioso. La flessione delle maree del guscio di ghiaccio potrebbe creare sacche di ghiaccio leggermente più calde che salgono lentamente verso l'alto in superficie, trasportando il materiale dall'oceano sottostante. L'intensa radiazione di Giove fornisce anche una fonte di energia strappando le sostanze chimiche sulla superficie, dove possono ricombinarsi per formare nuovi composti.
La più grande incertezza sull'energia in relazione all'abitabilità di Europa riguarda i cicli di materiali tra il ghiaccio, l'oceano e il manto roccioso sul fondo dell'oceano. Esistono potenzialmente fonti di energia chimica per la vita che vengono create sulla superficie e negli interni rocciosi, ma la loro disponibilità per l'uso da parte di organismi viventi dipende da quanto i diversi strati di Europa sono in grado di scambiarsi tale materiale.
In sostanza, più Europa possiede energia, più energia sarà disponibile per la vita. Determinare l'equilibrio di tutte queste forze - il bilancio energetico dell'Europa - è un grosso ostacolo alla comprensione dell'abitabilità della luna ghiacciata.

Notizie

  • Possibili ritardi per la missione Europa Clipper
    30 maggio 2019

    La missione Europa Clipper è attualmente programmata per essere lanciata nel 2023 con l'obbiettivo di orbitare attorno alla luna Europa per più di tre anni, studiando il suo guscio ghiacciato e il sospetto oceano interno.