EUROPA, IL SECONDO SATELLITE MEDICEO DI GIOVE, UN OCEANO GLOBALE SOTTO GHIACCIO - INSA.

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Aggiornato il 03/04/2023

EUROPA

Introduzione:
Europa è leggermente più piccolo della Luna, ed è composto principalmente da silicati con una crosta costituita da acqua ghiacciata, probabilmente al suo interno è presente un nucleo di ferro-nichel, la superficie ed è circondata esternamente da una tenue atmosfera (1 μPa), composta principalmente da tracce di ossigeno.
Ma la caratteristica più importante di Europa è il suo oceano globale ricoperto da una crosta ghiacciata, ed a contatto con il fondale roccioso.

Superficie:
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, testimonianza di un rinnovamento continuo. Le indagini condotte utilizzando i dati dello spettrometro di mappatura del vicino infrarosso di Galileo hanno portato alla visione prevalente che le unità endogene di Europa sono ricche di sali di solfati. Tuttavia, recenti osservazioni a infrarossi basate sul terreno hanno suggerito che, mentre le regioni che presentano radiolisi di zolfo possono contenere sali di solfato, il materiale endogeno più incontaminato di Europa può riflettere una composizione dominata dal cloruro. I cloruri non hanno caratteristiche spettrali identificative alle lunghezze d'onda dell'infrarosso, ma sviluppano distinti assorbimenti di lunghezze d'onda visibili sotto irradiazione, come quello sperimentato sulla superficie dell'Europa. Utilizzando gli spettri ottenuti con il telescopio spaziale Hubble, presentiamo il rilevamento di un assorbimento di 450 nm indicativo di cloruro di sodio irradiato sulla superficie. La caratteristica si correla con il terreno del caos geologicamente interrotto, suggerendo una fonte interna. La presenza di cloruro di sodio endogeno sulla superficie di Europa ha importanti implicazioni per la nostra comprensione della sua chimica del sottosuolo.

( Spettri HST / STIS che mostrano una caratteristica spettrale distinta di 450 nm, coerente con un assorbimento del centro F NaCl e una chiara mancanza di un assorbimento del centro M NaCl 720 nm. (A) Spettro singolo dall'interno di Tara Regio, che presenta un assorbimento particolarmente forte di 450 nm. (B) Spettro segnale-rumore elevato prodotto dalla media di tutti gli spettri da posizioni che presentano una caratteristica di 450 nm ).

( Una mappa della forza dell'assorbimento 450nm. La caratteristica osservata è mappata esclusivamente all'emisfero principale. I contorni neri corrispondono alle regioni del caos su larga scala, i maggiori assorbimenti rientrano nella regione del caos Tara Regio (~ 85 ° O), con un'ulteriore concentrazione nella regione orientale di Powys (~ 125 ° O). Questa distribuzione è separata dalla geografia della radiolisi di zolfo e suggerisce una fonte sotterranea, coerente con l'ipotesi del cloruro per il materiale endogeno di Europa ).

LINK (EN) : https://advances.sciencemag.org/content/5/6/eaaw7123 

Faglie e terreni caotici:

La peculiarità più importante della superficie di Europa è una serie di linee scure che attraversano, incrociandosi tra di loro, l'intero satellite. Un esame da vicino mostra che il bordo della crosta di Europa su ogni lato delle crepe si è mosso rispetto agli altri. Le bande più larghe sono di circa 20 km con dei bordi leggermente scuri, striature regolari, e una banda centrale di materiale più chiaro. Questo potrebbe essere stato prodotto da una serie di eruzioni vulcaniche di acqua o geyser quando la superficie di Europa si allarga scoprendo gli strati più caldi sepolti. L'effetto è simile a quello visibile nelle dorsali oceaniche terrestri

( collage fotografico della superficie di Europa ).

La superficie della luna di Giove Europa presenta un paesaggio molto vario, tra cui creste, fasce, piccole cupole arrotondate e spazi sconnessi che i geologi chiamano "terreno caotico".
Tre immagini recentemente rielaborate, catturate dalla navicella spaziale Galileo della NASA alla fine degli anni '90, rivelano dettagli in diverse caratteristiche di superficie su Europa.

( Posizione delle tre zone rappresentate nei dettagli qui sotto ).

( Zona 1 - transizione da un terreno caotico ).

( Zona 2 - Nella foto in dettaglio si può notare l'intrigo sovrapposto di varie faglie che si sono venute a formare nel tempo e di come le varie lastre di ghiaccio si siano spostate ).

( Zona 3 - Terreno caotico presso Agenor Linea ).

Radiazioni:
La sua superficie è anche immersa nel campo di radiazioni di Giove e riceve circa 5,40 Sv di radiazioni al giorno, e non permette la vita in superficie come noi la conosciamo, anche se lo strato di ghiaccio è sufficiente per schermare l'oceano sottostante.
Le radiazioni di Giove possono distruggere le molecole sulla superficie di Europa. Il materiale dell'oceano di Europa, espulso dai geyser, che finisce sulla superficie viene bombardato da radiazioni, distruggendo eventuali biofirme, o segni chimici che potrebbero implicare la presenza della vita.

Struttura:

( Crosta e struttura interna - sopra e sotto ).

L'apparente giovinezza e la morbidezza della sua superficie hanno portato ad ipotizzare l'esistenza di un oceano d'acqua presente sotto la crosta, che potrebbe essere dimora per la vita extraterrestre.
In questa ipotesi viene proposto che Europa, sia riscaldato internamente dalle forze mareali causate dalla sua vicinanza a Giove e dalla risonanza orbitale con i vicini Io e Ganimede, e quindi rilasci il calore necessario per mantenere un oceano liquido sotto la superficie e stimolando al tempo stesso un'attività geologica simile alla tettonica a placche.

Nel 2008, venne suggerito che Giove potrebbe riuscire a mantenere gli oceani di Europa caldi generando grandi onde di marea a causa della sua piccola obliquità. Questo tipo di marea precedentemente non considerata genera le cosiddette onde di Rossby, che pur viaggiando molto lentamente, alla velocità di pochi chilometri al giorno, sono in grado di generare una significativa quantità di energia cinetica. Per l'attuale stima dell'inclinazione assiale di Europa (0,1 gradi), la risonanza delle onde Rossby produrrebbe 7,3 × 10¹⁷  J, che è duemila volte più grande di quella delle forze di marea dominanti. La dissipazione di questa energia potrebbe essere la principale fonte di calore dell'oceano di Europa.
L'8 settembre 2014, la NASA riferì di aver trovato prove dell'esistenza di un'attività della tettonica a placche su Europa, la prima attività geologica di questo tipo su un mondo diverso dalla Terra, sono poi stati ripresi pennacchi di vapore che si sprigionano dalla sua superficie.
( Vedi immagine sopra e Schema grafico sotto ).

Ma nessuno fino ad oggi è stato in grado di confermare la presenza di acqua in questi pennacchi misurando direttamente la molecola d'acqua stessa. Adesso, a novembre 2019, un team di ricerca internazionale condotto dal Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland, ha rilevato per la prima volta il vapore acqueo sopra la superficie di Europa. Il team ha misurato il vapore scrutando Europa attraverso uno dei più grandi telescopi del mondo alle Hawaii.
Confermare che il vapore acqueo è presente sopra Europa aiuta gli scienziati a comprendere meglio il funzionamento interno della luna. Ad esempio, aiuta a sostenere un'idea, di cui gli scienziati sono fiduciosi, che esiste un oceano di acqua liquida , forse due volte più grande di quello terrestre, che scivola sotto il guscio di ghiaccio spesso questa luna.

Paganini e il suo team hanno riferito sulla rivista Nature Astronomy, il 18 novembre, di aver rilevato una quantità sufficiente di acqua rilasciata da Europa ( 2.360 chilogrammi al secondo ) per riempire una piscina olimpionica in pochi minuti.

Estratto: ''Precedenti indagini hanno dimostrato l'esistenza di aumenti della densità locale nell'atmosfera di Europa, facendo avanzare l'idea di una possibile origine dai pennacchi d'acqua. Queste strategie di misurazione, tuttavia, erano sensibili all'assorbimento totale o alle emissioni atomiche, il che limitava la capacità di valutare il contenuto d'acqua. Qui presentiamo ricerche dirette per il vapore acqueo in Europa che vanno da febbraio 2016 a maggio 2017 con l'Osservatorio Keck. Il nostro sondaggio globale alle lunghezze d'onda dell'infrarosso ha portato a non rilevamenti in 16 date su 17, con limiti superiori al di sotto delle abbondanze dell'acqua dedotti dalle stime precedenti. Un giorno (26 aprile 2016) abbiamo misurato 2.095 ± 658 tonnellate di vapore acqueo nell'emisfero principale di Europa. Suggeriamo che la degassificazione del vapore acqueo su Europa avvenga a livelli inferiori rispetto a quanto precedentemente stimato''.

LINK : https://www.nature.com/articles/s41550-019-0933-6 

Tuttavia, gli scienziati hanno anche scoperto che l'acqua appare di rado, almeno in quantità abbastanza grande da poter essere rilevata dalla Terra, ha dichiarato Paganini: “Per me, la cosa interessante di questo lavoro non è solo la prima rilevazione diretta dell'acqua sopra Europa, ma anche la loro mancanza entro i limiti del nostro metodo di rilevazione ".
Hanno usato uno spettrografo all'Osservatorio di Keck che misura la composizione chimica delle atmosfere planetarie attraverso la luce infrarossa che emettono o assorbono. Molecole come l'acqua emettono frequenze specifiche di luce infrarossa mentre interagiscono con la radiazione solare.

( Una rete di fratture anche sovrapposte tra loro ).

I caratteristici terreni caotici che si trovano tra le latitudini 40° nord e 40° sud, sono il risultato di continue fusioni e risolidificazioni della crosta ghiacciata a causa del ribollire dell'oceano sottostante, i moti convettivi fanno risalire acqua più calda che crea il fenomeno, simile alla tettonica terrestre.

( nell'immagine a lato, una ricostruzione dei moti, le zone gialle a destra sono i punti di calore sotto la crosta, i punti blu le ricadute dell'acqua più fredda, a sinistra in rosso i punti caldi sul fondale oceanico ).

Una simulazione computerizzata ha ricreato i moti turbolenti che si creano e fa comprendere che questi moti sono disomogenei e concentrati in larga parte nelle latitudini sopracitate, difatti il ghiaccio superficiale è sempre più liscio più ci si avvicina ai poli.

Sono quindi questi fenomeni eterogenei a creare le zone caotiche equatoriali, veicolando il calore idrotermale che si sprigiona dal fondo roccioso dell'oceano globale che avvolge Europa.
La simulazione spiega anche lo scambio di materiali tra il fondo e la crosta che causano una colorazione più marcata di queste zone caotiche.

Quantità di acqua:

( Europa, seppur più piccola anche della nostra Luna possiede una quantità di acqua liquida più del doppio che di quella terrestre ).

Tettonica:

Sono emerse nuove prove della presenza di attività tettonica sulla luna di Giove Europa, che potrebbe collaborare a fornire risorse alimentari alle eventuali forme di vita che potrebbero essere presenti nell’oceano sotto la coltre di ghiaccio superficiale.

Secondo quanto recentemente pubblicato sul Journal of Geophysical Research: Planets, i ricercatori della Brown University di Rhode Island hanno utilizzato modelli computerizzati per verificare se la subduzione fosse possibile nel guscio ghiacciato di Europa.

La subduzione è il processo attraverso il quale una placca tettonica scorre sotto l’altra. La Terra è l’unico pianeta in cui siamo sicuri che avvenga un’attività tettonica, mentre, degli altri corpi del sistema solare, ci sono sospetti che almeno Mercurio presenti movimenti delle placche tettoniche.

Secondo questa ricerca, quindi, anche Europa potrebbe presentare attività tettonica con subduzione della superficie ghiacciata, si tratta di un’ipotesi già teorizzata in precedenza. I modelli computerizzati hanno provato a verificare come questo processo potrebbe svolgersi su questa luna ghiacciata e l’ipotesi è che il guscio ghiacciato di Europa potrebbe avere due strati. Uno sarebbe un sottile strato esterno di ghiaccio molto freddo, l’altro uno strato leggermente più caldo di ghiaccio convettivo.

In presenza di quantità variabili di sale nel guscio esterno ghiacciato, potrebbe essere possibile che i piatti dal guscio esterno si immergano nel guscio inferiore. O, in altre parole, avvenga il fenomeno che chiamiamo subduzione.

Su Europa, possiamo vedere le regioni in cui il guscio ghiacciato sembra espandersi, non c’erano però ipotesi certe su come questo processo potrebbe avvenire. Questa nuova ricerca sembrerebbe fornire una risposta almeno parziale.

( Come la tettonica delle placche potrebbe aver luogo su Europa. Noah Kroese, I.NK / NASA ).

Secondo gli studiosi, abbiamo prove di estensione e diffusione delle placche di ghiaccio superficiali di europa e ci siamo domandati dove andasse a finire quel materiale.

Sulla Terra, la risposta è nelle zone di subduzione. Ciò che abbiamo cercato di dimostrare è che vi sono ipotesi ragionevoli, adeguate alle condizioni di europa, secondo le quali la subduzione potrebbe accadere anche lì, il che, dal nostro punto di vista, è davvero eccitante.

La ricerca è particolarmente interessante perché è probabile che la crosta superficiale sia ricca di sostanze chimiche in grado di svolgere un ruolo nutritivo per la vita. In pratica, nelle zone di subduzione delle placche, queste sostanze potrebbero entrare in contatto con l’oceano al di sotto della superficie ghiacciata.

Se effettivamente c’è vita in nell’oceano sub-superficiale, la subduzione offre un modo per fornire i nutrienti di cui tale ipotetica vita potrebbe aver bisogno.

Nella nostra ricerca della vita al di fuori della Terra, Europa pare essere una candidatura abbastanza buona, e se davvero presentasse una tettonica a placche, quindi qualsiasi eventuale forma di vita fosse presente nel suo oceano potrebbe avere una maggiore probabilità di sopravvivere.

Dati:

Fisici:
Ha un diametro di 3.121,6 km con una massa di 0,008 Mt ed una densità di 3,013 kg/dm3 , la sua gravità è di 1,314  m/s2 ed ha una velocità di fuga pari a 2,025 km/s.
Il suo albedo superficiale è molto elevato, riflette il 67% della luce visibile e la sua temperatura va da -148°c di giorno, fino ai -223°c durante la notte, che dura circa 42h 37' .

Orbitali:
Orbita intorno a Giove a 671.034 km in 3,551811041 giorni con rotazione sincrona e con un'eccentricità di 0 0094 con un inclinazione sull'eclittica di 1,79° corrispondente ai 0,47° rispetto all'equatore di Giove.

Occultazione stellare:

( Tabella con i risultati delle varie osservazioni ).

Obiettivi . Abbiamo osservato un'occultazione stellare da parte della luna galileiana Europa (J2) e abbiamo proposto una campagna per osservare le occultazioni stellari per tutte le lune galileiane.

Metodi . Durante un periodo di tempo previsto, abbiamo misurato il flusso luminoso della stella occultata e di Europa, per determinare il tempo in cui il flusso è calato rispetto a una o più stelle di riferimento e il tempo in cui è aumentato di nuovo per ciascuna stazione osservativa. Le linee di corda ottenute da queste osservazioni ci hanno permesso di determinare dimensioni, schiacciamento e posizioni apparenti con precisione chilometrica.

Risultati . Presentiamo i risultati ottenuti dalla prima occultazione stellare da parte della luna galileiana Europa osservata il 31 marzo 2017. L'ellisse apparente presenta un raggio equivalente di 1561,2 ± 3,6 km ed uno schiacciamento di 0,0010 ± 0,0028. È stata determinata una posizione Europa molto precisa con un'incertezza di 0,8 mas.

( Grafici dei risultati dell'occultazione stellare ).

LINK: (PDF)(EN) https://www.aanda.org/articles/aa/pdf/2019/06/aa35500-19.pdf
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Mappa termica con il telescopio ALMA:

SCHEDA RIASSUNTIVA DI EUROPA:

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ENCICLOPEDIA DEL SISTEMA SOLARE:

LIBRO del SISTEMA SOLARE

ELENCO LINK APPROFONDIMENTI:

IL SISTEMA SOLARE ELENCO POST di Andreotti Roberto - INSA

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