Emergono prove di un oceano ricco di carbonio su Europa – Physics World

Scienziati planetari negli Stati Uniti hanno rintracciato il carbonio sulla superficie di Europa, luna di Giove, fino all'oceano ghiacciato sottostante, rivelando nuove informazioni sulla natura e l'origine dell'oceano. La scoperta alimenta le speranze degli astrobiologi che il carbonio, che esiste sotto forma di anidride carbonica, possa derivare da processi biologici che avvengono sotto il ghiaccio. Tuttavia, la ricerca di pennacchi d'acqua che fuoriescono dalla superficie di Europa non ha avuto esito positivo e gli scienziati coinvolti nelle osservazioni affermano che saranno necessarie misurazioni migliori per distinguere tra fonti biologiche e geologiche di carbonio.

Sappiamo che c'è un oceano su Europa grazie all'immensa magnetosfera di Giove, che induce un campo magnetico all'interno dell'acqua liquida salata. Gli astrobiologi hanno speculato per anni sull'abitabilità di questo oceano, ma è difficile da studiare perché è sepolto sotto il guscio di ghiaccio della Luna, spesso 23-47 chilometri.

Caos del carbonio

Invece di scavare nel ghiaccio per sondare direttamente l’oceano, gli studi più recenti hanno utilizzato la Near-Infrared Camera (NIRCam) e il Near-Infrared Spectrometer (NIRSpec) sul James Webb Space Telescope (JWST) per avvicinare l’oceano a noi. Tra le caratteristiche della superficie di Europa ci sono regioni piene di blocchi di forma irregolare attraversati da creste scolorite. Conosciute come terreno del caos, queste regioni sono state interpretate come siti in cui il materiale proveniente dall'oceano risale e raggiunge la superficie, ed è qui che gli scienziati in due gruppi separati hanno cercato prove della composizione dell'oceano.

I dati hanno mostrato quattro forti firme spettrali del biossido di carbonio nella Tara Regio, un’area di terreno caotico larga 1,800 chilometri nell’emisfero principale di Europa. Gli scienziati hanno anche identificato un segnale più debole di anidride carbonica in un’altra area di terreno caotico chiamata Powys Regio.

Le firme del biossido di carbonio alle lunghezze d'onda spettrali di 4.25 e 4.27 micron hanno attirato particolare attenzione. Mentre quest’ultima è l’emissione infrarossa prevista di puro ghiaccio di anidride carbonica, la prima suggerisce una miscela di anidride carbonica e altre molecole.

Una delle squadre, guidato da Geronimo Villanueva del Goddard Space Flight Center della NASA, ha identificato questa miscela come ghiaccio d'acqua mescolato con anidride carbonica e metanolo. Curiosamente, gli esperimenti di laboratorio suggeriscono che la firma di 4.25 micron potrebbe derivare dai sali portati in superficie dall’oceano e irradiati. La miscela di anidride carbonica, acqua, ghiaccio e metanolo forma quindi una pellicola sottile attorno ai cristalli di sale o rimane intrappolata al loro interno.

Un'origine primordiale

Anche il rapporto tra gli isotopi del carbonio-12 e del carbonio-13 su Europa è di profondo interesse. Il team di Villanueva ha misurato questo rapporto come 83 (+/–19), collocandolo saldamente entro i limiti dei rapporti misurati sulle lune di Saturno, sull'asteroide vicino alla Terra Ryugu visitato dalla missione giapponese Hayabusa-2 e sulla Terra, che ha un carbonio-12. rapporto carbonio-13 pari a 89 per il carbonio inorganico (ovvero carbonio non legato all'idrogeno). Questa comunanza suggerisce che, a differenza dell’acqua, che si trova in diversi rapporti isotopici su corpi diversi, il carbonio presente nei mondi e nelle lune del nostro sistema solare proviene dalla stessa fonte.

"I valori isotopici, entro l'accuratezza che abbiamo raggiunto, sono infatti coerenti con quelli di altre lune e anche di alcuni materiali primordiali", dice Villanueva Mondo della fisica.

Pertanto, le misurazioni del carbonio di Europa forniscono maggiori informazioni sulla composizione e distribuzione dei materiali nel disco protostellare che formò il sistema solare circa 4.5 miliardi di anni fa.

Un oceano ossidato

Il seconda squadra, consiste in Samantha Trumbo della Cornell University e Michael Brown del California Institute of Technology, focalizzato sulle origini del carbonio di Europa. Poiché il JWST non ha rilevato molecole organiche complesse sulla superficie di Europa, Trumbo e Brown affermano che ciò elimina ogni possibilità che l'anidride carbonica si formi attraverso la fotodissociazione di tali sostanze organiche mentre l'ambiente di radiazione attorno a Giove le rompe. Invece, le osservazioni indicano che il carbonio era già sotto forma di anidride carbonica quando raggiunse la superficie, suggerendo che questa anidride carbonica dovesse quindi essere disciolta nell’oceano.

Su questa base, Trumbo e Brown hanno tratto alcune conclusioni generali sullo stato dell'oceano di Europa. Suggeriscono che l’oceano sia altamente ossidato, il che è coerente con i modelli che descrivono il movimento verso il basso attraverso il ghiaccio di ossidanti come l’ossigeno molecolare e il perossido di idrogeno che si sono formati nell’ambiente radioattivo sulla superficie. Tuttavia, nemmeno l’occhio potente del NIRSpec è riuscito a determinare se l’anidride carbonica provenisse da organismi viventi. “Saranno necessarie ulteriori misurazioni e una maggiore precisione per stabilire ulteriormente i processi di formazione ed evoluzione del carbonio osservato su Europa”, concorda Villanueva.

L'Agenzia spaziale europea lancia la missione JUICE su Giove e le sue lune

Qualcos’altro che richiederà più misurazioni sono i pennacchi d’acqua che spruzzano in alto sopra la superficie di Europa. Sebbene il telescopio spaziale Hubble abbia rilevato tali pennacchi in tre occasioni negli ultimi 10 anni, il JWST non ne ha visto nessuno durante le sue osservazioni nel novembre 2022. Anche se ciò non significa che i pennacchi non siano reali, pone un limite massimo di 300 chilogrammi. al secondo sulla velocità media del materiale emesso. Significa anche che i pennacchi, se esistono, devono essere intermittenti.

Ulteriori informazioni arriveranno probabilmente entro il prossimo decennio, grazie a quelle dell'Agenzia spaziale europea Esploratore di lune ghiacciate di Giove (JUICE) effettuerà due sorvoli ravvicinati di Europa una volta arrivato nel sistema gioviano nel 2031. NASA Clipper Europa La missione dovrebbe anche salpare per Giove nel 2024, con una data di arrivo prevista nel 2030. Le osservazioni del JWST svolgeranno un ruolo fondamentale nel determinare dove e cosa le due missioni dovrebbero studiare sulla superficie di Europa.

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• Fonte: https://physicsworld.com/a/evidence-emerges-for-a-carbon-rich-ocean-on-europa/