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Europa: la luna di Giove brilla anche sul lato notturno

11 novembre 2020
Nuovi esperimenti di laboratorio hanno ricreato l'ambiente di Europa e hanno scoperto che questa luna ghiacciata brilla anche sul lato non colpito direttamente da Sole. E questo effetto fornisce molto più di una bella cartolina.

Mentre la gelida luna Europa orbita attorno a Giove è costretta a sopportare una serie enorme di radiazioni. Giove colpisce la superficie di Europa sia di notte che di giorno con elettroni e altre particelle, immergendola in radiazioni ad alta energia. Ma mentre queste particelle colpiscono la superficie della luna potrebbero anche realizzare un fenomeno singolare: far brillare Europa nel buio.

Una nuova ricerca degli scienziati del Jet Propulsion Laboratory della NASA nella California meridionale descrive per la prima volta come apparirebbe questo bagliore e cosa potrebbe rivelare sulla composizione del ghiaccio sulla superficie di Europa. Infatti, i composti salini reagiscono in modo differente alle radiazioni e emettono un bagliore unico che, a occhio nudo, apparirebbe a volte leggermente verde, a volte leggermente blu o bianco e con vari gradi di luminosità, a seconda del materiale colpito.
Gli scienziati utilizzano uno spettrometro per separare la luce in lunghezze d'onda e collegare le distinte "firme", o spettri, a diverse composizioni del ghiaccio. La maggior parte delle osservazioni spettrometriche su una luna come Europa vengono effettuate usando la luce solare riflessa sul lato diurno della luna, ma questi nuovi risultati ci illustrano invece come apparirebbe Europa dalla parte notturna.

"Siamo stati in grado di prevedere che questo bagliore prodotto dal ghiaccio del lato notturno potrebbe fornire ulteriori informazioni sulla composizione della superficie di Europa. E il modo in cui questa composizione varia potrebbe darci indizi sul fatto che Europa abbia condizioni adatte alla vita", ha detto Murthy Gudipati del JPL, autore principale della ricerca pubblicata il 9 novembre su Nature Astronomy.

Questo perché Europa possiede un enorme oceano interno globale che potrebbe filtrare in superficie attraverso la spessa crosta di ghiaccio della luna. Analizzando la superficie, gli scienziati possono scoprire di più su ciò che si trova al di sotto.

Sta brillando una luce

Gli scienziati hanno dedotto da precedenti osservazioni che la superficie di Europa potrebbe essere composta da una miscela di ghiaccio e sali comunemente noti sulla Terra, come il solfato di magnesio (sale Epsom) e il cloruro di sodio (sale da cucina). La nuova ricerca mostra che incorporare questi sali nel ghiaccio d'acqua in condizioni simili a quelle di Europa e colpirli con le radiazioni produce, un bagliore.
Ma questa non è stata una sorpresa, è facile immaginare una superficie irradiata che brilla. Gli scienziati sanno che la lucentezza è causata 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 di vedere ciò che abbiamo effettivamente osservato", ha detto Bryana Henderson del JPL, coautrice della ricerca. "Quando abbiamo testato nuove composizioni di ghiaccio, il bagliore sembrava diverso. E ci siamo limitati a guardarlo per un po' e abbiamo detto: questo è nuovo, giusto? Questo è decisamente un bagliore diverso! Quindi abbiamo puntato uno spettrometro su di esso e ogni tipo di ghiaccio è risultato avere uno spettro differente".

Per studiare un modello di laboratorio della superficie di Europa, il team del JPL ha costruito uno strumento chiamato Ice Chamber for Europa's High-Energy Electron and Radiation Environment Testing (ICE-HEART) e lo hanno portato in una struttura che produce fasci di elettroni ad alta energia a Gaithersburg, nel Maryland. Qui hanno iniziato gli esperimenti avendo subito in mente un tipo di studio totalmente diverso: volevano vedere come il materiale organico sotto Europa avrebbe reagito alle scariche di radiazioni.
Non si aspettavano di vedere variazioni nel bagliore stesso legate a diverse composizioni di ghiaccio. E' stata - come l'hanno chiamata gli autori - una serendipità.

"Vedere la salamoia di cloruro di sodio con un livello di bagliore significativamente più basso è stato il momento 'illuminante' che ha cambiato il corso della ricerca", ha detto Fred Bateman, coautore dell'articolo. Ha contribuito a condurre l'esperimento colpendo con i raggi di radiazioni i campioni di ghiaccio presso la Medical Industrial Radiation Facility presso il National Institute of Standards and Technology nel Maryland.

Una luna visibile in un cielo scuro potrebbe non sembrare insolita, noi vediamo bene la nostra Luna perché riflette la luce solare. Ma il bagliore di Europa è causato da un meccanismo completamente diverso: bisogna immaginare una luna che brilla continuamente, anche sul lato notturno, il lato opposto al sole.
"Se Europa non fosse colpita da questa radiazione avrebbe l'aspetto della nostra luna, cioè buia sul lato in ombra", ha detto Gudipati. "Ma poiché è bombardata dalla radiazione di Giove, brilla nell'oscurità."

Programmata per il lancio a metà degli anni 2020, la prossima missione della NASA Europa Clipper osserverà la superficie della luna in più sorvoli in orbita attorno a Giove. Gli scienziati della missione stanno esaminando le scoperte degli autori per valutare se questo bagliore sarebbe rilevabile dagli strumenti scientifici del veicolo spaziale. È possibile che le informazioni raccolte dal veicolo spaziale possano essere abbinate alle misurazioni della nuova ricerca per identificare i componenti salati sulla superficie della luna o restringere ciò che potrebbero essere.

"Non capita spesso di trovarsi in un laboratorio e di dire: 'potremmo trovarlo quando arriviamo'", ha detto Gudipati. "Di solito è il contrario: vai lì e trovi qualcosa e cerchi di spiegarlo in laboratorio. Ma la nostra previsione risale a una semplice osservazione, ed è di questo che si occupa la scienza".

Missioni come Europa Clipper aiuteranno nel campo dell'astrobiologia, la ricerca interdisciplinare sulle variabili e le condizioni di mondi lontani che potrebbero ospitare la vita come la conosciamo. Sebbene Europa Clipper non sia una missione di rilevamento della 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 il potenziale per trovare vita oltre il nostro pianeta.

fonti: NASA Jet Propulsion Laboratory

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