La luna di Giove Europa è forse il corpo celeste più interessante del Sistema Solare per gli astrobiologi. Europa è leggermente più piccola della nostra Luna, ma a differenza di essa ha una superficie di ghiaccio, sotto la quale si trova un oceano di acqua liquida profondo un centinaio di chilometri. L'esistenza di un oceano sotto la calotta glaciale di Europa può essere considerata confermata in modo abbastanza affidabile. La superficie è quasi priva di crateri di meteoriti, ma è ricca di crepe, faglie e macchie di "paesaggio caotico" costituiti da blocchi di ghiaccio fratturati, misti e ghiacciati. L'interno di Europa riceve un potente riscaldamento delle maree (come quello della vicina luna Io, anche se in misura minore), il che significa che i vulcani devono eruttare sul fondo dell'oceano, fornendo all'oceano nutrienti e fonti di energia, le condizioni necessarie per l'abitabilità. Sulla superficie di Europa il freddo regna da meno 160 a meno 220 gradi, motivo per cui lo spessore della coltre di ghiaccio è di almeno diversi chilometri. Esplorare l'ultimo oceano sarà un compito molto difficile e, come primo passo, gli scienziati invieranno la sonda Europa Clipper nel sistema di Giove, che studierà Europa e altre lune del gigante gassoso attraverso più passaggi ravvicinati. Uno degli obiettivi della missione sarà sondare il guscio ghiacciato di Europa usando il radar. Le possibilità di questo metodo dipendono in modo significativo dalla composizione del ghiaccio. Un'impurità di sale renderà difficile la penetrazione delle onde radio e se il guscio non è molto spesso ed è costituito da ghiaccio puro, l'apparato potrebbe essere in grado di brillare attraverso di esso. Gli scienziati dell'Università del Texas guidati da Natalie Wolfenbarger suggeriscono che il mantello potrebbe contenere meno sale del previsto e la ragione di ciò è la neve sottomarina, che nell'oceano di Europa può spostarsi dal basso verso l'alto.
Sulla Terra, la calotta glaciale sopra i mari cresce principalmente a causa del congelamento dell'acqua sottostante, all'interfaccia ghiaccio-acqua. Nei mari antartici è stato osservato un altro meccanismo che aumenta lo spessore del ghiaccio: la "neve" dell'acqua superraffreddata che si accumula sotto il ghiaccio. Quali fenomeni potrebbero essere la causa di una simile “nevicata” sottomarina? Il punto di congelamento dell'acqua diminuisce sotto pressione, di circa un grado ogni 130 atmosfere. Negli oceani della Terra, ciò corrisponde a un aumento della profondità di 1,300 metri, e sotto il ghiaccio d'Europa, a circa 10 chilometri. Sul fondo della Fossa delle Marianne e dell'Oceano Europa, la pressione è quasi la stessa: la profondità del primo è dieci volte inferiore, ma la gravità terrestre è sette volte maggiore di quella di Europa. Pertanto, l'acqua salata in fondo si congela a una temperatura di quasi dieci gradi sotto zero. Inoltre, l'acqua è sottoposta a riscaldamento e raffrescamento adiabatico: variazione di temperatura durante i salti di pressione e mancanza di scambio termico con l'ambiente. A causa della minore comprimibilità, la sua temperatura non cambia tanto quanto quella dell'aria nelle pompe e nei compressori, ma con grandi variazioni di pressione questo processo diventa evidente: il coefficiente è di circa un grado ogni 400 atmosfere (4 chilometri sulla Terra, 30 chilometri sull'Europa). Grandi volumi di acqua che salgono o affondano non si mescolano con l'acqua circostante e ne cambiano la temperatura, e l'acqua che sale da grandi profondità può diventare superraffreddata per due motivi: a causa del raffreddamento adiabatico durante la decompressione; e la temperatura di uscita se fosse inferiore al punto di congelamento della superficie.
Parte dell'acqua super raffreddata si congela, formando ghiaccio aciculare molto puro. Questo ghiaccio galleggia e si unisce alla calotta di ghiaccio in superficie. Gli scienziati hanno scoperto che la crosta di ghiaccio formata durante un congelamento uniforme, ad esempio a causa del graduale raffreddamento dell'interno della luna, sarà costituita principalmente da ghiaccio congelato. Se la calotta glaciale è soggetta ad assottigliamento, ad esempio a causa di tettonica, eruzioni vulcaniche o riscaldamento solare irregolare, si formerà nuovo ghiaccio nell'area assottigliata a causa di "nevicate invertite". In Europa, la calotta glaciale è molto dinamica.
Tra l'altro si è completamente ribaltato più volte, scivolando lungo l'oceano, e le regioni equatoriali con un po' più di riscaldamento solare e ghiaccio sottile sono finite vicino ai poli. Pertanto, le "nevicate sottomarine" possono contribuire in modo significativo alla formazione di nuovo ghiaccio. Pertanto, parte della calotta glaciale di Europa può contenere molte volte meno sale di quanto si pensasse in precedenza. Questo complica il compito degli scienziati: da un lato, il ghiaccio puro è più facile da "illuminare" con radar a una profondità maggiore e, dall'altro, il contenuto di sale sulla superficie di Europa è elevato. Può essere semplicemente una conseguenza della sublimazione del ghiaccio dalla superficie, oppure può riflettere la composizione del ghiaccio formata dal congelamento diretto dell'acqua che è salita in superficie in crepacci e paesaggi caotici. È probabile che la calotta glaciale di Europa sia molto irregolare – alcune spesse, altre sottili, alcune salate e altre pulite – e potrebbe richiedere radar più potenti e flessibili per studiarla in dettaglio. D'altra parte, rende più facile il lavoro dei futuri astrobiologi: i processi turbolenti nella crosta di ghiaccio possono trasportare l'acqua appena congelata dall'oceano alla superficie stessa, dove i suoi campioni saranno molto più facili da studiare.
Foto: NASA/JPL-Caltech
