C’è vita su Europa?

1. Europa

Il comune denominatore della vita è il bisogno di acqua. D’altronde in ogni luogo sulla Terra dove c’è l’acqua c’è anche la vita.

Il pensiero convenzionale, quindi, è che se si desidera trovare la vita aliena, la prima cosa che si deve cercare è l’acqua.

Europa è il mondo conosciuto più ghiacciato nel sistema solare. La vita, però, ha bisogno anche di cibo e di energia. 

Europa potrebbe avere anche questo: il suo oceano potrebbe essere alimentato da sostanze chimiche organiche e con bocche vulcaniche come quelle che punteggiano la dorsale media-atlantica.

Se in un certo posto nel sistema solare c’è la risposta alla domanda “Siamo soli?”, ci sono tutte le premesse che Europa la possa dare, cosa che non è per il Pianeta Rosso.

Questo non vuol dire che ottenere la risposta sarà facile e certamente non da una foto scattata a distanza. Tanto per rendere l’dea di quanto sarà difficile, basti considerare altri tre numeri:

• 600 milioni - la distanza media di volo, in miglia, dalla Terra a Europa; ciò significa che il viaggio potrebbe richiedere almeno sei anni;
• 500 - la dose media reale di radiazioni, al giorno, sulla superficie di Europa, abbastanza per friggere una sonda non protetta nell’arco di pochi giorni;
• 10 - la media stimata di spessore, in miglia, della calotta di ghiaccio di Europa, spessa oltre il quadruplo rispetto ai ghiacciai che ricoprono l’Antartide.

Superare questi numeri metterà a dura prova i limiti dell’ingegno umano. Certo è che dovremmo provarci. A maggio 2015, la NASA ha accettato e ha iniziato lo sviluppo di una sonda per visitare Europa nel prossimo decennio.

Molti dettagli della missione, inclusi il nome, sono ancora segreti, ma la NASA ha selezionato nove strumenti scientifici che opereranno a bordo della sonda per raccogliere i dati e il Congresso ha stanziato del denaro per far sì che il potenziale progetto da 2 miliardi di dollari possa cominciare.

Questa notizia ha spinto i fedeli di Europa, seppur storditi dall’incredulità, a brindisi celebrativi.

2. L’investimento

“Comprendiamo quanto sia speciale Europa. L’investimento ne vale la pena. Il rischio ne vale la pena”, dice Louise Prockter, scienziata presso l’Applied Physics Laboratory della Johns Hopkins University.

Prockter ha già fatto degli investimenti, avendo trascorso metà della sua carriera a studiare il gelido terreno di Europa. “Spero solo di poter ottenere qualcosa lì mentre sono ancora viva”.

A volte le grandi scoperte iniziano con ciò che non si vede. Questo è il caso, quando la Voyager 2 volò oltre Europa, nel 1979. Inviò via radio delle immagini svelando un mondo bianco come un ghiacciaio, segnato da enigmatiche striature marroni e assolutamente piatto.

“Nessun cratere. Mi sembrava un enorme involucro di ghiaccio; fu una grande sorpresa”, ricorda Ed Stone, scienziato del progetto Voyager. La mancanza di crateri indicava una superficie che cambiava velocemente e che cancellava rapidamente le cicatrici degli impatti degli asteroidi.

Questo, a sua volta, implicava che ci dovesse essere una qualche fonte di energia non conosciuta a guidare tale attività.

Oggi sappiamo che le interazioni gravitazionali di Europa con altri grandi lune di Giove allungano e spremono il suo interno, producendo del calore (simile allo sfregarsi le mani) e la creazione di un vasto oceano.

Tre anni dopo la Voyager, lo scrittore Arthur C. Clarke rimase così affascinato dalla scoperta che ambientò il suo romanzo 2010 “Odissea due” su Europa. Aveva immaginato un mondo abitato da creature acquatiche primitive e custodito dai monoliti di 2001: Odissea nello spazio.

“Tutti questi mondi sono tuoi: tranne Europa. Non tentare di atterrarci”. Questo il messaggio che riecheggiava dopo l’esplosione di Giove nel romanzo; per gli scienziati, queste parole sono diventate come una provocazione.

Nel 1995, la sonda della NASA Galileo è andata in orbita attorno a Giove ed Europa scattando foto più nitide. Una serie di immagini nuove, talmente ravvicinate da mostrare che le striature della luna sembravano essere delle glaciali fessure allagate al di sotto.

Altre regioni assomigliavano a distese di mare ghiacciato che si era spezzato e ricongelato. Ma la Galileo ebbe dei problemi tecnici e lasciò alcune regioni quasi interamente non mappate. Nessun altro veicolo spaziale si è recato lì dopo che, nel 2003, la sonda Galileo venne inghiottita da Giove.

Prockter ha tratto il meglio da una situazione difficile, ricucendo meticolosamente insieme le immagini, vecchie di 20 anni, per mostrare che la superficie di ghiaccio di Europa arriva fino agli strati più caldi: una versione più fredda delle placche tettoniche della Terra.

Britney Schmidt, una astrobiologa presso la Georgia Tech, ha scoperto le prove di una immensa estensione d’acqua simile al Lago Erie (il 13° lago al mondo per superficie, che si estende per 25.000 km2) incorporato all’interno della crosta di Europa e che potrebbe agire come condotto tra l’oceano e la superficie.

Nel loro insieme queste scoperte indicano un modello intrigante. Quando la crosta si muove lentamente, il ghiaccio superficiale potrebbe trasportare ossigeno, minerali e prodotti chimici organici depositati dalle comete nelle profondità dell’oceano.

Nel frattempo, la risalita del ghiaccio o la spaccatura dei laghi potrebbe portare prove della vita in superficie. “Se riuscissimo davvero a comprendere come funziona il guscio di ghiaccio, potremmo capire se Europa è in grado di ospitare forme di vita e dove andare a cercare”, spiega Schmidt.

3. Recenti studi

Recenti studi a lungo raggio hanno aggiunto del misticismo ad Europa.

Poco più di due anni fa, i ricercatori che lavorano con il telescopio spaziale Hubble hanno avvistato una enorme nuvola di vapore sull’emisfero meridionale di Europa.

Evidentemente l’acqua liquida è in grado di fendere la crosta e di sbuffare nello spazio, il che significa o che c’è l’acqua vicino alla superficie oppure che ci sono spaccature molto profonde nel ghiaccio.

A maggio 2015, un team del Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA ha riferito di esperimenti che hanno riprodotto il colore rosso-marrone delle striature di Europa: i tratti sembrerebbero essere il risultato dei sali oceanici che hanno raggiunto la superficie e sono stati scoloriti dalle radiazioni di Giove.

Un oceano salato è proprio quello che ti aspetteresti se l’acqua interagisse con un fondale roccioso, raccogliendo i sali disciolti. E acque ben agitate ricche di minerali fanno ben sperare per la vita.

Secondo le ultime ricerche, almeno nove di questi corpi hanno oceani interni. Ad esempio grazie alla sonda New Horizons, si è scoperto che Plutone è ricco di ghiaccio d’acqua.

Quindi, la maggior parte dell’acqua liquida nel Sistema Solare si trova non sulla superficie dei mondi rocciosi come la Terra, bensì all’interno di corpi ghiacciati come Europa.

Il che alza la posta per la prossima missione della NASA. Se trovassimo prove di vita su Europa, ciò indicherebbe un’intera nuova classe di mondi abitabili, nel Sistema Solare e probabilmente in tutto l’Universo.

4. Distanza e sfide

Praticamente dal momento in cui la sonda Galileo ha raggiunto Giove, 20 anni fa, i fautori di Europa sono stati lì a pensare a come tornare indietro e studiare la luna nel giusto dettaglio.

Lungo la strada, hanno lavorato su tre concetti di diverse missioni che la NASA ha avviato e poi annullato. A questo punto, sanno quali sono le sfide di Europa.

La distanza è quella più semplice da vincere in quanto c’è una soluzione facile: la forza bruta. Usando un razzo Atlas V pronto all’uso, il viaggio alla volta di Europa richiederebbe almeno sei anni; un lasso di tempo lungo e faticoso per gli studiosi e i sostenitori politici.

L’attuale concept di Europa richiede, pertanto, un passaggio sul prossimo razzo della NASA, il gigante Space Launch System (SLS). L’SLS avrà un’altezza tra 96 e 117 m e un diametro di 8,4 metri al primo stadio.

Secondo le previsioni della NASA, il primo SLS sarà pronto per un volo di prova nel 2018. Avere a che fare con le radiazioni è più complicato. Un precedente progetto di missione su Europa includeva un orbiter schermato progettato per sopravvivere al bombardamento di particelle di energia vicino a Giove.

In parte per questo motivo, la sonda si è stimato sarebbe potuta costare ben 4 miliardi di dollari. Il team che include Robert Pappalardo del JPL aveva avanzato una soluzione più semplice e più economica: invece di orbitare attorno ad Europa, rimane nell’orbita di Giove.

Girando attorno al pianeta gigante, sorvolerebbe Europa per circa 45 volte, sfiorando le vicine 15 miglia sopra la superficie. Dopo ogni passaggio, si ritirerebbe rapidamente verso una parte più lontana della sua orbita, dove i livelli di radiazione sono decisamente inferiori.

Il team stima che questo approccio potrebbe funzionare facilmente e consentirebbe all’elettronica della sonda di sopravvivere per i 3 anni della prevista durata della missione. Ma le radiazioni rappresentano una sfida informativa oltre che fisica.

Anche se ci fosse vita su Europa e anche se a volte i movimenti del ghiaccio portassero in superficie organismi dall’oceano, il campo magnetico di Giove farebbe esplodere le particelle energetiche, appena venuti alla luce. Fortunatamente, Europa stessa ha fornito una soluzione.

I pennacchi ghiacciati potrebbero espellere campioni di acqua fino a 200 chilometri sopra la superficie quindi all’interno del percorso di volo della sonda. Un gruppo di scienziati ha indetto un workshop dal titolo “Potential for Finding Life in a Europa Plume”, per capire come approfittare di questa scoperta.

La risposta è stata, dimenticatevi di trovare microbi intatti. Anche se le acque dell’oceano di Europa fossero più ricche di vita di quelle della Terra, le probabilità di raccogliere una cellula vivente sono minuscole.

La sonda andrebbe alla velocità di circa 16mila chilometri all’ora rispetto al pennacchio; tutte le particelle ed eventuali microrganismi nel pennacchio verrebbero colpiti ad una velocità sei volte superiore di un proiettile di un Kalashnikov AK-47.

I ricercatori, però, sono lo stesso ottimisti per due motivi. In primo luogo, trovare tracce chimiche della vita è molto più facile che trovare un insetto intatto.

Con questo in mente, dei laboratori a bordo della sonda mireranno a misurare la composizione del pennacchio mentre la sonda ci vola attraverso. In secondo luogo, potrebbe essere possibile incappare in qualcosa di congelato, con la vita al suo interno.

La sonda trasporterebbe anche un radar per fare delle ricerche nelle regioni dove il ghiaccio è più sottile e dove le eruzioni si sono verificate nel recente passato, e un dispositivo denominato spettrometro ad immagine per analizzare la composizione della superficie nei dettagli.

Alla fine, però, i pennacchi di Europa potrebbero dare solo prove circostanziali. Il modo migliore per ottenere delle risposte - quello che fa brillare gli occhi ai ricercatori - è ignorare i monoliti di Clarke e inviare un lander.

Nella foto sotto, in primo piano di Europa, scattato dalla Galileo nel 1997, è stato rafforzato il colore per rivelare le caratteristiche superficiali. Il terreno biancoceleste mostra l’acqua ghiacciata relativamente pura; le striature rossastre potrebbero contenere i sali provenienti da un oceano.

5. Il tipo di superficie

Ciò che potremmo trovare toccando la superficie di Europa nessuno può saperlo. Gli esseri umani non sono mai atterrati su un mondo ghiacciato prima.

Ci sono delle analogie con le ben più vicine regioni artiche e antartiche, ma sotto moltissimi aspetti la somiglianza è solo superficiale.

Pappalardo sottolinea che Europa è molto più freddo, con temperature massime che scendono sotto i 99°. A quelle temperature l’acqua è dura come il cemento e produce nuove forme di geologia del ghiaccio.

Le radiazioni erodono la superficie in modo imprevedibile. In breve, non abbiamo praticamente alcuna idea di che tipo di superficie potremmo trovare.

Adam Steltzner, l’ingegnere dalla JPL il cui team ha progettato il sistema di atterraggio del Rover Curiosity di Marte, è pronto a progettare un lander analogo per Europa.

Steltzner fa notare che gli ingegneri non conoscevano il paesaggio sulla superficie di Marte quando il landers Viking vi discese nel 1976 e hanno fatto bene. L’atterraggio è, letteralmente, solo una questione di scienza missilistica.

“Dipende da quanto peso si può portare - dice - dalla quantità di energia, da quanto grande è il retrorazzo”. Se si desidera che il lander debba resistere più di un paio di giorni, è necessaria anche una quantità enorme di protezione dalle radiazioni.

Più pesante è il lander, più grandi devono essere i propulsori per andare da 12.000 miglia orarie in orbita e a 0 in atterraggio. Steltzner ha già alcune idee intelligenti su come il lander potrebbe svolgere il suo lavoro.

L’estrazione di campioni dalla superficie congelata di Europa non richiederebbe un trapano troppo costoso, osserva; il lander potrebbe fare il lavoro più elegantemente utilizzando l’alimentazione a bordo per azionare una specie di phon posizionato in una delle sue gambe.

Un po’ di calore fonderebbe e vaporizzarebbe il ghiaccio sottostante. Quindi il lander potrebbe aspirare i fumi, analizzarli nel laboratorio a bordo e cercare eventuali tracce di vita. Al momento dell’atterraggio, il lander potrebbe fare una piccola buca, scavando attraverso la superficie per raggiungere lo strato sottostante.

Anche l’Agenzia Spaziale Europea (ESA) è entrata in gioco presentando la proposta per un lander per Europa e una trivella per ghiaccio. Poi c’è la questione soldi: la NASA non ha alcun finanziamento per un lander per Europa, anche se alcuni membri del Congresso sostengono il concept.

La grande paura di chi crede in Europa non è il fatto che la sfida potrebbe essere troppo scoraggiante, ma che il tutto potrebbe essere semplicemente troppo costoso. Marte è più vicino, più accessibile e più familiare; questo è il posto dove andare.

Ma Europa è il mondo con i numeri vincenti. Se investissimo tempo e denaro, una missione per l’oceano della luna di Giove potrebbe produrre la cifra più emozionante di tutte: il 2, il numero di posti nell’Universo dove c’è vita.