Il Tredicesimo Cavaliere

Scienze dello Spazio e altre storie

Il gigante gassoso e la sua corte

gioveLa congiuntura economica sfavorevole sembra essere alle nostre spalle, e negli Stati Uniti le spese per le Scienze dello Spazio tendono ad aumentare, specialmente quelle relative all’esplorazione del Sistema Solare. C’è nell’opinione pubblica, ed ancor più nel Congresso, una forte curiosità per Europa, la luna di Giove, suscitata dalla presenza (assai probabile) di un grande oceano d’acqua all’interno di essa, che potrebbe ospitare un’intera biosfera e forme di vita complesse. Il bilancio preventivo per il 2016 della NASA, infatti, è aumentato di oltre mezzo miliardo di dollari rispetto a quello corrente, e si prevede che la tendenza continui almeno fino al 2019. Tra i più attenti a cogliere il momento positivo e ad interpretare glli umori dell’opinione pubblica, è stato il gruppo di esperti lobbisti della Planetary Society, che si sono battuti fieramente a favore dell’aumento dei fondi destinati alla NASA, risultando determinanti in svariate occasioni. E devono veramente aver fatto breccia nel cuore della gente se hanno incassato proprio in questi giorni, loro che lavorano esclusivamente grazie a contributi volontari e all’autofinanziamento, il più cospicuo regalo della loro storia offerto da una singola persona, pari a 4,2 milioni di dollari!

juno+Ah, l’America …. I nostri paperoni, che pure ci sarebbero, non vanno oltre le Cayman.

Ecco dunque spiegato il frenetico attivismo in cui la Planetary Society si è lanciata nelle ultime settimane, con parecchie nuove assunzioni nel Quartier Generale di Pasadena, e il tentativo di costruire una vera rete di sostenitori in tutto il mondo. Da parte sua, il Tredicesimo Cavaliere non ha tardato a farsi sentire, mettendo a disposizione della Society tutta la potenza delle sue bocche da fuoco. La sua Santa Barbara, secondo il più recente inventario, risulta costituita da una scatola di fiammiferi controvento e quattro petardi natalizi. La Society ha immediatamente risposto offrendo il posto di correttori di bozze per i sottotitoli italiani del loro materiale audiovisivo, posizione che l’equipaggio degli astrononni (nessuno ha meno di 50 anni, salvo “il pivello”) ha entusiasticamente accettato. Per aspera ad astra, incrementis.

 La NASA suddivide le sue missioni in tre categorie, definite in base al limite di spesa:

Discovery (limite di spesa 450 milioni di dollari) molto popolari tra gli ingegneri e gli scienziati dell’Agenzia per la velocità con cui possono essere ideate, assemblate e lanciate anche se a scapito della completezza dei dati scientifici ottenuti. Le missioni Discovery sono di esclusiva competenza della NASA, dalla individuazione dell’obbiettivo fino al termine del ciclo operativo. Questo profilo è stato definito e ufficializzato nel 1992, ed è stato utilizzato in 28 missioni, di cui 7 dirette verso Venere, 9 verso asteroidi o comete, e le altre da dividersi tra Luna e Marte. Il limite di spesa imposto a questa classe di missioni ne ha limitato fino ad oggi il raggio d’azione al Sistema Solare interno. Ma la comunità scientifica è preoccupata per la mancanza quasi totale di missioni attive nel Sistema Solare esterno che si verificherà nel prossimo decennio a causa dei tagli del bilancio NASA effettuati negli anni scorsi. Il metodo migliore per mitigare il danno sembra essere quello di favorire al massimo l’accesso al Sistema Solare esterno delle missioni di classe Discovery. La NASA ha compiuto un gesto concreto decretando che, da subito, nel bilancio di missione tutte le spese che cadono sotto la voce “operazioni”, vengano conteggiate a parte, e senza concorrere più, come già quelle relative al lancio e alla messa in orbita, al raggiungimento del tetto di spesa prefissato. Gli scienziati hanno risposto presentando dei progetti di classe Discovery di concezione radicalmente nuova: IVO, ELF, Kuiper e LIFE. In questo articolo parleremo di IVO, lasciando gli altri a una prossima occasione.

ganymedeNew Frontiers, (limite di spesa 1000 milioni di dollari). Le missioni vengono scelte e finanziate con un curioso meccanismo di divisione delle responsabilità tra Governo, Congresso e NASA, ma pagate con fondi provenienti dal bilancio di quest’ultima. Questo programma ha avuto inizio nel 2006 e ha dato vita fino a oggi a tre missioni: New Horizons, ormai in vista del suo principale obiettivo, Plutone; JUNO, che orbiterà intorno a Giove a partire dal 2016 per studiarne la magnetosfera; OSIRIS-REX, data di lancio prevista 2016, che studierà in maniera intensiva e riporterà a Terra dei campioni prelevati da alcuni asteroidi ricchi di materiale organico. La NASA sembra decisa ad emettere un nuovo bando nel 2016, che consentirebbe di avere le sonde pronte al lancio nel 2023.

Flagship, nessun limite di spesa. Si tratta di sofisticate missioni dotate di numerose, grandi e complesse apparecchiature atte a compiere ricerche ed esperimenti estesi e approfonditi. Hanno tempi di realizzazione lunghi, che possono risentire dei sentimenti dell’opinione pubblica e di tendenze macroeconomiche. Se ne può realizzare una ogni dieci anni, se va bene. Gli obiettivi che si pongono sono di livello strategico, e vengono decisi su delega presidenziale da un gruppo di super-esperti chiamato Planetary Science Decadal Survey. Il finanziamento grava interamente sul bilancio federale, sotto il controllo del Presidente. Gli esempi più recenti e indimenticabili di questa classe sono state le missioni Galileo e Cassini.

fiondamejoConsegnata la palma di missione Flagship (in pectore) a Europa Clipper per ovazione popolare, e riconosciuti i limiti della classe Discovery , appare chiaro che saranno le missioni classe New Frontiers quelle a cui saranno assegnati i compiti più importanti nei prossimi dieci o vent’anni. Il luogo più affollato negli anni ’30 sarà senza dubbio il Sistema Gioviano. Al centro del sistema c’è naturalmente il gigante gassoso, che emette più energia di quanta ne riceva dal Sole, con grave pericolo per la strumentazione che deve essere adeguatamente schermata, e il suo poderoso campo di gravità che rende possibile un energico giro di fionda gravitazionale alle astronavi in transito nel caso volessero cambiare rotta e/o aumentare velocità. Intorno al gigante ruotano la bellezza di 67 satelliti naturali, e lungo la sua orbita, nei punti di librazione L4 e L5 del sistema Sole-Giove, sono ospitati oltre 6000 asteroidi cosidetti Troiani. I quattro satelliti maggiori, ovvero Io, Europa, Callisto e Ganimede, completano il quadro offerto ai ricercatori.

europaIl primo robot terrestre in arrivo, come sappiamo, sarà JUNO nel 2016, il secondo veicolo della classe New Frontiers. Tra il 2028 e il 2032 circa, sarà la volta dell’europeo JUICE, che indagherà su Europa, Callisto e sopratutto Ganimede, il più grande dei satelliti di Giove e di tutto il Sistema Solare, sospettato di contenere anch’esso un oceano d’ acqua, proprio come Europa. Si tratta di un veicolo di classe L (large – limite di spesa 900 milioni di euro) che dimostra quanto l’Europa sia interessata a giocare le sue carte in questa assemblea scientifico-tecnologica.

Un’altra missione classe New Frontiers, chiamata Trojan Tour & Rendezvous, è attesa nelle zone degli asteroidi Troiani, che percorrono la stessa orbita di Giove. La composizione chimica e geologica di questi piccoli corpi celesti costituisce un caso scientifico ancora irrisolto: potrebbero essere composti di metallo e roccia e quindi essere simili a Ceres e agli altri asteroidi della Cintura Principale, che sono stati validamente sottoposti a indagine dalla sonda Dawn in questi ultimi mesi. Oppure potrebbero essere composti di rocce porose, gas volatili e acqua, come le comete. Conoscere la risposta sarebbere di grande aiuto per i ricercatori che cercano di scrivere la storia del Sistema Solare. I Troiani sono così ambiti come oggetti di ricerca, che nella zona dovrebbe presentarsi anche un’ospite illustre da tempo annunciato: la sonda giapponese erede di Ikaros, per l’occasione equipaggiata da una vela solare più grande e da un motore a ioni.

Ci sarà infine una missione dedicata all’osservazione di Io, e qui le cose si complicano. Di sicuro quel corpo celeste merita parecchia attenzione: appena più grande della nostra Luna, è in rapporto di risonanza orbitale 4:2:1 con Ganimede ed Europa, e il suo nucleo ferroso interagisce fortemente con la potente magnetosfera del gigante. Ma è l’attrazione gravitazionale integrata di questi tre attori che provoca i maggiori sconvolgimenti sulla piccola luna, che, sottoposta a contiui stress, dà origine a sempre nuove bocche vulcaniche e colate laviche sulla superficie, per la necessità di dar sfogo alle enormi pressioni e temperature createsi all’interno, scaricando in tutto il Sistema Giovano tonnellate e tonnellate dei materiali più diversi. Ebbene, se osserviamo i programmi delle classi New Frontiers e Discovery scopriamo che ambedue propongono missioni dedicate all’osservazione di Io. Nel primo caso si parla di un veicolo denominato Io Observer, che risiederà in un’orbita larga intorno al gigante svolgendo la maggior pare delle indagini in una situazione di relativa sicurezza rispetto all’intensa emissione di radiazioni provenienti da Giove. Periodicamente la sonda si lancerà in profondi quanto veloci flyby di Io per integrare le osservazioni effettuate dall’orbita.

ioMa dicevamo che è stato presentato anche un progetto per una missione di classe Discovery, sempre dedicata a Io. La missione Io Volcano Observer (IVO) dovrebbe operare da un’orbita polare gioviana, effettuando anch’essa periodici flyby di Io. La sonda conterrà non più di cinque apparecchi: due telecamere, una camera termografica all’infrarosso, un magnetometro e uno spettrometro di massa. L’apparato radio in dotazione controllerà anche la velocità del veicolo, e a bordo verrà installato un sistema ottico di trasmissione dati di nuova concezione. L’attenzione dei ricercatori sarà concentrata sulle sorgenti e l’estensione dell’attività vulcanica di Io e gli effetti della dispersione nell’ambiente gioviano del materiale proveniente dall’interno della luna. La durata della missione è fissata in 22 mesi, ma potrebbe essere prolungata fino 6 anni, in caso di necessità.

Tra il 2027 e il 2032, probabilmente, farà il suo ingresso nello spazio gioviano l’ammiraglia di questa flotta di esploratori, Europa Clipper, a cui oggi sono demandate le maggiori speranze di trovare finalmente la vita nel Sistema Solare.

A meno che JUICE….

ROBERTO FLAIBANI

FONTI

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31 marzo 2015 Posted by | Astrofisica, Astronautica, News, Planetologia, Scienze dello Spazio | , , , , | Lascia un commento

Alla ricerca dell’acqua nel Sistema Solare

Fino a una quindicina di anni fa eravamo convinti che gli oceani e i mari della Terra rappresentassero le uniche riserve di acqua presenti nel Sistema Solare. Marte era al più sospettato di contenerne una certa quantità congelata negli strati subsuperficiali e le comete, o una parte di esse, di trattenerne quantità notevoli nel materiale poroso di cui erano costituite. Ma nel 1998 la sonda Galileo giunse nel Sistema Gioviano e questa visione restrittiva cambiò. Dapprima la luna Europa, e poi anche Callisto e Ganimede, incominciarono ad essere sospettate di ospitare al loro interno interi oceani di acqua in quantità molto superiore alle riserve terrestri, e potenzialmente capaci di sostenere intere biosfere. Gli scienziati attribuivano ad effetti mareali, al decadimento nucleare di materiale radioattivo e al vulcanismo del nucleo solido la responsabilità della generazione del calore che manteneva l’acqua allo stato liquido. Inoltre una crosta ghiacciata superficiale di spessore non ancora accertato la difendeva dal gelo dello spazio. Da allora le tre lune, ma sopratutto Europa, sono tenute sotto stretta osservazione, e gli indizi favorevoli all’esistenza dell’oceano sotterraneo non fanno che accumularsi.

europa_vents_2 - NASA ESA University of Cologne (Germany)(L’immagine qui di fianco mostra la posizione  delle nuvole di vapor acqueo sopra Europa. In realtà le nuvole non sono state fotografate, bensì rilevate spettroscopicamente. Credit: NASA, ESA, L. Roth (Southwest Research Institute and University of Cologne – Germany). Le ultimissime osservazioni effettuate con il telescopio spaziale Hubble hanno rilevato sopra il polo sud di Europa grandi nuvole di vapor acqueo, direttamente connesse con ampi bacini subsuperficiali di cui non conosciamo ancora la natura. Potrebbe trattarsi del tanto desiderato oceano sotterraneo, magari brulicante di vita, oppure di un semplice lago creatosi a qualche profondità nel pack. La notizia comunque ha emozionato fortemente gli esperti perché, anche nell’ipotesi più riduttiva, ora abbiamo la possibilità di esaminare acque subsuperficiali di Europa senza dover scendere sulla superficie a trivellare: basterà organizzare un flyby sopra il polo sud in modo che la sonda voli all’interno del vapor acqueo e faccia tutti i rilevamenti del caso. Cosa resa ancor più attraente dal fatto accertato che i supposti “soffioni” entrano in funzione sempre e solamente quando la luna si trova a percorrere il tratto della sua orbita che la porta più lontano da Giove. Sembra ripetersi, con disarmante somiglianza, la vicenda che una decina d’anni fa accentrò su Encelado, una piccola luna di Saturno, l’attenzione della comunità scientifica. Anche in quel caso furono avvistati dei geyser in eruzione nel periodo in cui la luna era lontana da Saturno, e furono effettuati due flyby che portarono la sonda Cassini ben dentro la nuvola di vapor acqueo e ghiaccio creata dalle eruzioni. Sono passati circa otto anni, nuovi dati si aggiungono ai vecchi, il dibattito sulla natura di Encelado è ancora acceso, e riguardo all’esistenza o meno di una vasto oceano sotterraneo non c’è ancora accordo. Può darsi che la tecnica del flyby, in questo caso, abbia dato il suo massimo e per risolvere il mistero non rimanga davvero altro da fare che scendere sulla superficie e trivellare. Ma di Encelado, Dione e sopratutto Tritone, una delle lune di Nettuno, parleremo diffusamente in un prossimo articolo.

Pluto system - credit NASA ESA SETI  Institute(Nell’immagine: il sistema di Plutone – Credit: NASA, ESA, SETI Institute). Forti delle precedenti scoperte, molti ricercatori si stanno chiedendo se non sia il caso di mettersi alla ricerca dell’acqua anche più lontano dal Sole, cioè nella Fascia di Kuiper. Due ricercatori dell’Università della California, Guillaume Robuchon e Francis Nimmo, basandosi sui loro modelli di evoluzione termica, hanno descritto Plutone come dotato di due strati, di cui il più esterno costituito da ghiaccio secco, l’altro da ghiaccio d’acqua. Sotto questa rigida crosta, spessa nei modelli circa 165 km, si agita un oceano sotterraneo della stessa dimensione, e infine un nocciolo roccioso. In un articolo pubblicato su Astrobiology Magazine hanno avanzato un’ipotesi suggestiva: se sull’equatore di Plutone si trovasse un qualche tipo di rilievo di altezza superiore ai 10.000 metri, ciò sarebbe un chiaro indizio dell’assenza di un oceano sotto la superficie, perché grandi quantità d’acqua, anche sotterranee, muovendosi per effetto della rotazione del pianeta-nano, sarebbero capaci di livellare simili picchi in superficie. I due scienziati hanno inoltre individuato nei processi di decadimento radioattivo, in assenza degli effetti delle forze gravitazionali che agiscono sulle lune dei pianeti gassosi, l’unica fonte disponibile di calore per mantenere l’acqua in forma liquida. La presenza di potassio sembra essere la migliore spia che tali processi siano tutt’ora in corso, e fortunatamente gli strumenti in dotazione a New Horizons, la sonda che l’anno prossimo eseguirà un veloce flyby di Plutone, saranno in grado di rilevare tanto un’abnorme quantità di potassio in superficie, quanto l’esistenza di alti picchi, vallate e perfino grossi geyser in fase eruttiva.

Secondo Steve Desch non solo Plutone, ma anche Caronte, il compagno con cui forma un vero e proprio sistema planetario binario, potrebbe contenere un oceano sotterraneo composto da acqua e ammoniaca, dove quest’ultima darebbe un contributo essenziale ad abbassare il punto di congelamento dell’acqua, contribuendo a mantenerla liquida. La conclusione di Desch è che tutti i corpi celesti della fascia di Kuiper con densità dell’ordine dei 2 gr/cm3 (quella di Plutone) e un raggio di almeno 500 km, sarebbero in grado di ospitare un oceano sotterraneo, mantenendo l’acqua liquida grazie al calore generato dal decadimento di materiali radioattivi. Analogamente Hanke Hussmann ritiene che tali oceani potrebbero essere ospitati nelle lune Tritone (Nettuno), Rhea e Dione (Saturno), Titania e Oberon (Urano) e perfino nel lontanissimo Sedna, il pianeta-nano che viene oggi considerato il primo oggetto appartenente alla Nube di Oort ad essere stato scoperto.

ROBERTO FLAIBANI

Fonti:

  • Slow boat to Centauri: a millennium journey – exploiting resources along the way
    by Paul A. Gilster – Tau Zero Foundation
    JBIS vol.66 – pp 302-311 – 2013
  • Roth et al., “Transient Water Vapor at Europa’s South Pole,”
    published online in Science 12 December 2013
  • G. Robuchon and F. Nimmo, “Thermal Evolution of Pluto and
    Implications for Surface Tectonics and a Subsurface Ocean”, Icarus, 216,
    pp.426-439, 2011.
  • Desch et al., “Cryovolcanism on Charon and Other Kuiper Belt Objects”,
    38th Lunar and Planetary Science Conference, Texas, USA, 12-16 March
    2007.
  • Hussmann et al., “Subsurface Oceans and Deep interiors of Medium-
    Sized Outer Planet Satellites and Large Trans-Neptunian Objects”,
    Icarus, 185, pp.258-273, 2006

15 gennaio 2014 Posted by | Planetologia, Scienze dello Spazio | , , , , , , , | 2 commenti

Aggiornamenti su Europa: chimica dell’oceano e siti di sbarco

Europa Report panorama[…] Ma quello che eccede tutte le meraviglie, ho ritrovati quattro pianeti di nuovo, e osservati i loro movimenti propri e particolari, differenti fra loro e da tutti gli altri movimenti delle stelle, e questi nuovi pianeti si muovono intorno ad un’altra stella molto grande, non altrimenti che si muovino Venere e Mercurio, e per avventura li altri pianeti conosciuti intorno al Sole. […] (nell’immagine: un fotogramma da Europa Report, il film)-

Iniziò così la storia di Europa, la sera del lontano 7 gennaio 1610 quando, insieme ad Io, Ganimede e Callisto, fu scoperta da Galileo Galilei. È la più piccola delle quattro lune medicee di Giove, da cui dista 671 mila chilometri ed intorno al quale svolge un periodo di rivoluzione di 3 giorni e 13 ore. Il suo moto è sincrono con quello del pianeta e pertanto mostra ad esso sempre lo stesso emisfero. È anche uno dei satelliti più massicci dell’intero sistema solare con il suo diametro massimo di 3120 chilometri e una densità media di 3,3 kg/cm3. La sua superficie è relativamente piatta e ricoperta da uno strato di ghiaccio, il cui spessore è oggetto di un serrato dibattito. La suggestiva ipotesi dell’esistenza su Europa di un oceano di circa 100 chilometri di profondità, cioè un vasto corpo che può contenere due o tre volte il volume di tutta l’acqua liquida presente sulla Terra, ha affascinato da subito gli scienziati e stimolato numerose ricerche, finalizzate alla valutazione dell’esistenza di un possibile ambiente adatto alla vita e contemporaneamente anche alla individuazione di aree funzionali ad uno sbarco futuro. Ovviamente, per confermare questo, è necessario raggiungere una conoscenza approfondita riguardo alla composizione chimica dell’oceano di Europa e alla presenza dell’energia necessaria all’attivazione dei cicli chimici peculiari della vita, quale noi la conosciamo.

Per valutare la composizione chimica di questo immenso corpo liquido non sono risultate più sufficienti le informazioni fornite dai vari strumenti della sonda Galileo (in orbita dal 18 ottobre 1989), quali il NIMS (Near-Infrared Mapping Spectrometer) che valuta le lunghezze d’onda da 0,7 a 5,2 micrometri. Per questo motivo due scienziati, Mike Brown (Caltech-California Institute of Technology, Pasadina) e Kevin Hand (JPL- Jet Propulsion Laboratory, NASA) si sono appoggiati ai dati raccolti dallo strumento Keck di Mauna Kea, utilizzando ottiche adattive e analisi spettrografiche effettuate con OSIRIS (OH-Suppressing Infrared Imaging Spectrograph). Questo spettrografo operante nel vicino infrarosso prende spettri in un piccolo campo di vista e consente di ignorare le lunghezze d’onda di disturbo, causate nell’atmosfera terrestre dalle emissioni da OH- (ossidrile), permettendo così l’individuazione di oggetti 10 volte più deboli di quelli rilevati in precedenza. Le analisi hanno portato alla scoperta della presenza sulla superficie di un solfato di sale di magnesio, chiamato epsomite, cosa che poteva deporre a favore di uno scambio di materiali tra l’oceano sottostante e la superficie stessa.

In merito a questo, un dato importante da evidenziare è che c’è una marcata differenza nei materiali che compongono l’emisfero di Europa rivolto verso Giove e quello nascosto: il primo ha una colorazione gialla, mentre l’altro è striato di materiale rosso. L’ipotesi più accreditata sui motivi di tale differenza è la presenza della luna Io, la più vicina al pianeta, che produce con la sua intensa attività vulcanica grandi quantità di zolfo, parte del quale si accumulerebbe proprio sulla superficie di Europa, maggiormente nell’emisfero nascosto, insieme a ghiaccio non di acqua. Le analisi spettrografiche, condotte da Brown e Hand sui materiali, hanno messo in evidenza che entrambi gli emisferi contengono quantità significative di ghiaccio non di acqua e che è presente solfato di magnesio solo sull’emisfero nascosto. Questo dato, pertanto, ha portato i ricercatori a concludere che tale composto non possa provenire dall’oceano, ma da un altro precursore minerale del magnesio (probabilmente cloruro di magnesio), distribuito ovunque sul satellite. Questa ipotesi concorda con altre analisi fatte da Brown sull’atmosfera di Europa, dalle quali risulta che questa è costituita da sodio e potassio, i cloruri dei quali, pertanto, dovrebbero essere i sali prevalenti sulla superficie di Europa. In conclusione la composizione dell’oceano di Europa potrebbe non essere molto diversa da quella degli oceani della Terra!

europa_oceanImmagine 1: Sulla base di nuove prove gli astronomi ipotizzano che sali di cloruro sgorghino dall’oceano liquido profondo della luna ghiacciata di Giove, Europa, e raggiungano la superficie, dove verrebbero bombardati dallo zolfo emesso dai vulcani della luna più interna del pianeta, Io. Le nuove scoperte danno risposte alle domande che sono state dibattute fin dai tempi delle missioni Voyager e Galileo della NASA. Illustrazione artistica di Europa (in primo piano), Giove (a destra) e Io (al centro). Credit: NASA / JPL – clicca 2 volte per ingrandire

Altro dato interessante riguardo alla chimica dell’oceano di Europa è la presenza di perossido d’idrogeno (insomma… acqua ossigenata, ma 20 volte più diluita di quella in vendita nelle nostre farmacie!). Questo composto, al di sotto della crosta ghiacciata, potrebbe trasformarsi in ossigeno, creando un rimescolamento dei materiali tra superficie e profondità, e presentarsi così come una sorgente di energia utile per eventuali forme di vita. Comunque anche questo composto non è distribuito in modo uniforme: la concentrazione maggiore (0,12% rispetto all’acqua) si trova sul lato rivolto verso Giove, mentre sull’emisfero opposto si abbassa fino a raggiungere quasi lo zero. E inoltre appare più concentrato nelle zone in cui il ghiaccio è fatto quasi esclusivamente di acqua. Queste ultime ricerche rimodulano quanto proposto ad una prima lettura dei dati rilevati dallo strumento NIMS, i quali lasciavano ipotizzare una quantità uniforme di perossido all’interno dello strato ghiacciato con un tasso di concentrazione pari allo 0,13%, concentrazione presente in realtà solo nelle regioni più ricche di ghiaccio di acqua. I ricercatori comunque concordano sull’importanza di un approfondimento riguardo alla presenza e alle trasformazioni del perossido d’idrogeno su Europa, per confermare o meno la possibilità di un ambiente favorevole alla vita. La ricerca, però, si presenta difficoltosa perché le regioni polari del satellite, ricche di ghiaccio, non sono facilmente osservabili.

 twin_europaImmagine 2: Questa immagine mostra Europa in colore naturale (a sinistra) e in colore migliorato per esaltare le differenze della superficie (a destra). La parte luminosa bianca e bluastra è composto principalmente di ghiaccio d’acqua, con pochissima quantità di altri materiali non di ghiaccio. In contrasto, le regioni brunastre screziate sul lato destro dell’immagine possono essere coperte da sali idrati e da un composto rossa non conosciuto. Anche il materiale giallastro screziato sul lato sinistro è un componente sconosciuta. Le linee scure disseminate sulla superficie sono fratture della crosta, alcune delle quali lunghe più di 3000 chilometri. Credit: JPL. – clicca 2 volte per ingrandire

Lo studio della presenza di composti dello zolfo, che appaiono più abbondanti sull’emisfero di Europa opposto a Giove, è risultato interessante per comprendere quali siano le aree più utili ad un futuro atterraggio di sonde. Brad Dalton e i suoi colleghi del JPL hanno concentrato il loro lavoro di ricerca sulle particelle cariche che colpiscono la superficie di Europa, per individuare i luoghi di minor impatto, al di sotto dei quali l’oceano dovrebbe presentare una modifica minore della sua composizione originale ad opera di elettroni e ioni in entrata. Il team di ricercatori ha analizzato gli spettri, raccolti dal NIMS di Galileo, dell’acido solforico idrato e dei sali di solfato idrato, che possono essere distinti da quelli del ghiaccio d’acqua. Il risultato è stato che l’acido solforico varia da livelli non rilevabili vicino al centro dell’emisfero esposto verso Giove fino a quantità pari a più della metà dei materiali sulla superficie vicino al centro dell’emisfero opposto. La quantità di elettroni e ioni di zolfo che colpisce la superficie presenta una stretta correlazione con questo risultato. Pertanto, è più probabile che il materiale oceanico in condizioni più simili alla composizione originaria si trovi nel lato esposto di Europa e possa essere presente anche intrappolato nella crosta ghiacciata sovrastante.

Europa_sitesImmagine 3: Questa grafica mette in relazione la quantità di energia depositata su Europa dal bombardamento di particelle cariche e il contenuto chimico di depositi di ghiaccio sulla superficie, distribuita in cinque aree (da A ad E). Ioni ed elettroni legati al potente campo magnetico di Giove colpiscono Europa abbondantemente. Il campo magnetico viaggia intorno a Giove con velocità superiore di quella con cui Europa orbita attorno al pianeta. La maggior parte delle particelle energetiche colpiscono Europa nell’emisfero opposto alla direzione di orbita. L’emisfero rivolto nella direzione di marcia, invece, riceve meno particelle cariche. Credit: NASA / JPL-Caltech / Univ. di Ariz. / JHUAPL / Univ. di Colorado. – clicca 2 volte per ingrandire

Ovviamente il modo migliore per avere informazioni utili sarebbe arrivare direttamente sulla superfice di Europa! Essa appare relativamente piatta e l’assenza di crateri di impatto potrebbe significare che si sia consolidata in tempi relativamente recenti. La superficie è anche attraversata da striature più scure, dovute probabilmente ad impatti di meteoriti, che hanno causato lo scioglimento del ghiaccio, permettendo all’acqua di scorrere prima di congelare nuovamente. Potrebbe essere possibile che vicino a queste linee ci siano biomarcatori che hanno raggiunto la superficie dall’oceano sottostante spinti attraverso le fratture: proprio in questi punti si sono trovati scambi di materiale tra la superficie, il guscio ghiacciato e l’oceano.

europa_fracturesImmagine 4: composizione di immagini ad alta risoluzione di una veduta da polo a polo di Europa con il lato rivolto verso Giove a sinistra (ovest) e la parte lontana da Giove a destra (est). Oltre alle linee, si notano altre strutture interessanti, le lenticule (piccole macchie), il “caos” (area densa di diversi tipi di strutture), macule (grandi macchie) e nel sud la fascia luminosa nota come Linea di Agenore. Il mosaico è stato costruito a partire da singole immagini ottenute con il sistema SSI (imaging a stato solido) della sonda Galileo della NASA durante sei passaggi ravvicinati ad Europa tra il 1996 e il 1999. Credit: NASA / JPL-Caltech / University of Arizona. – clicca 2 volte per ingrandire

Oltre alle effettive dimensioni dello spessore sottile della crosta ghiacciata, è necessario possedere altri dati per scegliere le tecnologie necessarie per arrivare su Europa. Per individuare i possibili luoghi di sbarco, quali le aree di bassa albedo e le zone geologicamente giovani, poco alterate dalle radiazioni, è utile disporre della mappatura della superficie effettuata con immagini ad alta risoluzione. Robert Pappalardo (Senior Research Scientist, JPL), analizzando le mappe ottenute dalla composizione delle immagini fornite dalla sonda Galileo, ha individuato quali aree rispondenti alla maggior parte dei requisiti sono rappresentate nelle mappe sottostanti. Le regioni di Europa chiamate “caotiche” (un miscuglio di crinali, pianure e crepacci) sono considerate i siti migliori per l’atterraggio, perché apparentemente di formazione più recente. Le parti più scure e pianeggianti a esse associate potrebbero essere composte di fluidi congelati provenienti dall’oceeano

europa_landing_sitesImmagine 5: In alto la mappa generale: luoghi di sbarco candidati su Europa indicati da cerchi rossi sulle la mappa globale; i contorni blu mostrano intensità di radiazione sulla superficie di Europa, con evidenza dell’estensione geografica su cui gli elettroni di una data energia influenzano la superficie e quanto penetrano in profondità (escludendo gli effetti delle particelle secondarie). In basso: immagini su scala regionale. A sinistra: pianure scure associate con il caos nella regione E25 Galileo. Centro: I terreni caos Thera e Tracia Maculae. A destra: scuro terreno caotico nella Galileo E17 mosaico regionale. Ogni sito candidato soddisfa i criteri di bassa albedo, materiale giovane che sembra provenire dal sottosuolo ed è al di fuori delle regioni di radiazioni più intense sul satellite. (Credit: Pappalardo et al.) – clicca 2 volte per ingrandire

Attualmente, diversi ricercatori, tra i quali Robert Pappalardo e il planetologo Philip Hozempa, sono impegnati nel progetto  Europa Clipper, una sonda da porre in orbita intorno Giove nel 2021 che, nel corso di due anni e mezzo, dovrebbe compiere 32 passaggi ravvicinati a Europa (il più vicino a 25 chilometri). Questa missione potrebbe essere considerata come precorritrice di una futura spedizione di atterraggio sul satellite gioviano. Budget permettendo!

SIMONETTA ERCOLI

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Bibliografia

  • Galileo Galilei, Lettere, Lettera a B. Vista, 30 genn 1610.
  • Brown and Hand, “Salts and radiation products on the surface of Europa,” in press at the Astrophysical Journal;
  • Mike Brown e Kevin Hand, “Keck II Osservazioni del Differenze emisferica H2O2 su Europa,” Astrophysical Journal Letters, 766 (2013);
  • Dalton et al., “Exogenic controls on sulfuric acid hydrate production at the surface of Europa,” Planetary and Space Science, Volume 77 (March 2013), pp. 45–63 ;
  • Pappalardo et al., “Science Potential from a Europa Lander,” published online by Astrobiology August 7, 2013;

Articoli da Centauri Dreams

  1. Dentro l’oceano di Europa, Paul Gilster il 6 Marzo 2013
  2. La chimica dell’Oceano di Europa, Paul Gilster il 9 aprile 2013
  3. Europa: Solfati e luoghi di sbarco, Paul Gilster il 15 Aprile 2013
  4. Siti di discesa su Europa, Paul Gilster il 9 Agosto 2013

26 agosto 2013 Posted by | Astrofisica, Astronautica, Carnevale della Chimica, Planetologia, Scienze dello Spazio | , , , , , , | 2 commenti

NASA: basta ai tagli di bilancio!

Save Our ScienceLa Planetary Society di Pasadena in California, una delle maggiori organizzazioni non governative di livello mondiale dedicata alle Scienze dello Spazio, si sta impegnando in una dura battaglia per difendere il budget della NASA dai tagli proposti dal governo americano. In particolare l’azione è rivolta contro un taglio di oltre 200 milioni di dollari a carico del settore “Scienze Planetarie” dell’Agenzia, che renderebbe di fatto non più praticabile nessuna delle due missioni oggi ritenute di importanza cruciale per l’esplorazione del Sistema Solare. La prima sarebbe diretta verso Europa, la luna di Giove che si sospetta nascondere, celato sotto una spessa coltre di ghiaccio, un unico, immenso oceano d’acqua. La seconda missione prevederebbe il prelievo di campioni significativi del suolo e delle rocce marziane che andrebbero riportati sulla Terra per  una serie di esami e test di laboratorio impossibili da compiere con mezzi robotizzati sul pianeta d’origine.

La Planetary Society, fondata dal mitico Carl Sagan e da Louis Friedman, uno dei più grandi esperti di vele solari, si propone di premere sulla Casa Bianca e sul Congresso, raccogliendo almeno 25.000 email di protesta con una iniziativa a cui può partecipare chiunque, anche i non soci e coloro che non sono cittadini americani. Per aderire basta seguire questo link:

https://secure3.convio.net/planet/site/Advocacy?cmd=display&page=UserAction&id=153

compilate il questionario anagrafico con i vostri veri dati (email anonime non sono ammesse), il testo è già pronto e appare sulla destra del questionario. E non dimenticatevi di spedire (send)!

20 aprile 2013 Posted by | Astrofisica, Astronautica, News, Planetologia, Scienze dello Spazio | , , , , , | 1 commento

   

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