Europa (astronomía)

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Europa
( Júpiter II)
Europa-luna.jpg
Satélite de Júpiter
Descubrimiento 7 de enero de 1610
Descubridores Galileo Galilei
Simon Marius
Parámetros orbitales
(en el momento J2000)
Semieje mayor 671034 kilometros
Perigiovio 664 700 km
Apogiovio 677 300 km
Circum. orbital 4 216 100 km
Periodo orbital 3.551181041 días
(3 días 13h 13 '42 ")
Período sinódico 87.96935 días
(0.240847 años )
Velocidad orbital 13613 m / s (mínimo)
13741 m / s (promedio)
13 871 m / s (máx.)
Inclinación
en la eclíptica
1,79 °
Respeto a la inclinación
en equat. de Júpiter
0,47 °
Excentricidad 0,0094
Datos físicos
Diámetro medio 3 121,6 kilometros
Superficie 3,1 × 10 13
Volumen 1.593 × 10 19
Masa
4,80 × 10 22 kg
Densidad media 3,013 g / cm³
Aceleración de gravedad en la superficie 1.314 m / s²
(0,134 g)
Velocidad de escape 2025 m / s
Período de rotación rotación sincrónica
Inclinación axial 0,1 °
Temperatura
superficial
~ 50 K ( −223 ° C ) (min)
103 K ( −170 ° C ) (promedio)
125 K ( −148 ° C ) (máx.)
Presión atm 1 μPa
Albedo 0,67
Datos de observación
Aplicación Magnitude. 5.3 (promedio)
Aplicación Magnitude. 5.29

Europa es el cuarto satélite natural más grande del planeta Júpiter y el sexto de todo el sistema solar . Fue descubierto por Galileo Galilei el 7 de enero de 1610 junto con Io , Ganímedes y Calisto , conocidos desde entonces comúnmente como los satélites galileanos . [1]

Ligeramente más pequeña que la Luna , Europa está compuesta principalmente de silicatos con una corteza formada por agua congelada , [2] probablemente en su interior hay un núcleo de hierro-níquel y externamente está rodeada por una tenue atmósfera, compuesta principalmente de oxígeno . A diferencia de Ganímedes y Calisto, su superficie está rayada y ligeramente cráter y es más lisa que la de cualquier objeto conocido en el sistema solar. [3] En 1997, el paso de la sonda Galileo a través de una columna de agua que emerge de un géiser de superficie demostró más allá de toda duda la existencia de un océano de agua presente debajo de la corteza, que podría albergar vida extraterrestre . [4] En esta hipótesis se propone que Europa, calentada internamente por las fuerzas de marea causadas por su proximidad a Júpiter y por la resonancia orbital con los vecinos Io y Ganímedes, libera el calor necesario para mantener un océano líquido debajo de la superficie mientras estimula al mismo tiempo, una actividad geológica similar a la tectónica de placas . [5] El 8 de septiembre de 2014 , la NASA informó que había encontrado evidencia de actividad tectónica de placas en Europa, la primera actividad geológica de este tipo en un mundo distinto a la Tierra . [6]

En diciembre de 2013, la NASA detectó en la corteza de Europa ciertos minerales arcillosos, más precisamente, filosilicatos , que a menudo se asocian con material orgánico . La propia NASA anunció, basándose en observaciones realizadas con el Telescopio Espacial Hubble , que se han detectado géiseres de vapor de agua similares a los de Encelado , el satélite de Saturno . [7]

La nave espacial Galileo , lanzada en 1989, proporcionó la mayor parte de la información conocida sobre Europa. Aún no ha aterrizado ninguna nave espacial en la superficie, pero sus características han sugerido varias propuestas de exploración, incluso muy ambiciosas. El Jupiter Icy Moon Explorer de la Agencia Espacial Europea es una misión para Europa (y para los vecinos Io y Ganímedes), cuyo lanzamiento está previsto para 2022 . [8] La NASA, por otro lado, está planeando una misión robótica, que se lanzaría a mediados de la década de 2020 . [9]

Observación

Icono de lupa mgx2.svg El mismo tema en detalle: Observación de Júpiter .
Júpiter junto con tres de los cuatro satélites mediceanos tomados por un telescopio aficionado. Empezando por la izquierda: Ganimedes , Europa e Io .

Europa fue observada por primera vez en 1610 por Galileo Galilei gracias a la invención del telescopio . Teóricamente, dada su magnitud aparente (en promedio 5,3), en condiciones excepcionales de visibilidad el satélite sería visible incluso a simple vista , de no ser por el alto brillo de Júpiter, que hace imposible observarlo sin él. buenos binoculares o un telescopio [10] (en el momento de su descubrimiento, Galileo tenía un telescopio refractor con 20 aumentos, lo suficiente para identificar a Europa y los otros satélites Medici como 4 puntos brillantes alrededor de su planeta). [11] [12]

Historia de observaciones

Europa, junto con las otras tres lunas principales de Júpiter Io , Ganímedes y Calisto , fue descubierta por Galileo Galilei en enero de 1610 . La primera observación documentada de Europa fue realizada por el científico pisano el 7 de enero de 1610 con un telescopio refractivo de 20 aumentos en la Universidad de Padua . Sin embargo, en esta observación, Galileo no pudo separar Io de Europa debido a la baja resolución de su telescopio, por lo que los dos objetos se registraron como una sola fuente de luz. Io y Europa se observaron por primera vez como cuerpos distintos durante las observaciones de Galileo del sistema de Júpiter al día siguiente, 8 de enero de 1610 (considerado por la Unión Astronómica Internacional como la fecha del descubrimiento de Europa). [1]

En 1614 Simon Marius publicó su obra Mundus Iovialis , que describía el planeta Júpiter y sus lunas , proponiendo el nombre que, según él, le había sugerido Johannes Kepler . [13] [14] En él afirmó haber descubierto Europa y las otras lunas principales unos días antes que Galileo. Hoy se cree que Marius descubrió los satélites Medici independientemente de Galileo, pero en cualquier caso no antes que el científico pisano. [15] [16]

Nombre

Como todos los satélites galileanos, Europa toma su nombre de una amante de Zeus , el equivalente griego de Júpiter. En este caso Europa , hija de Agenore rey de la ciudad fenicia de Tiro (ahora en el Líbano ), madre de Minos y hermana de Cadmus , Phoenix y Cilice , progenitora de los Cilicianos .

Aunque el nombre Europa fue sugerido por Simon Marius poco después de su descubrimiento, este nombre perdió importancia durante mucho tiempo (al igual que los nombres de los otros satélites médicos ) y no volvió a ser de uso común hasta mediados del siglo XX . [17] En gran parte de la literatura astronómica, los satélites se indican simplemente con el nombre del planeta seguido de un número romano, que ordena las distintas lunas de la más cercana a la más lejana del planeta en cuestión (sistema introducido por Galileo), por lo que Europa se indicó con Júpiter II.

El descubrimiento de Amaltea en 1892 , más cerca que las otras lunas conocidas de Júpiter en ese momento , colocó a Europa en la tercera posición. La nave espacial Voyager descubrió tres satélites más internos en 1979 y, desde entonces, Europa ha sido considerada el sexto satélite de Júpiter, aunque a veces todavía se le conoce como Júpiter II. [17]

Misiones espaciales

Icono de lupa mgx2.svg El mismo tema en detalle: Exploración de Europa y Colonización de Europa .
Imagen tomada de la Voyager 1 en 1979.

La exploración de Europa comenzó con sobrevuelos cercanos de Júpiter por las naves espaciales Pioneer 10 y Pioneer 11 en 1973 y 1974 respectivamente. Las primeras fotos eran de baja resolución en comparación con las que se obtendrán en misiones posteriores. [18]

Las dos sondas Voyager transitaron por el sistema de Júpiter en 1979 proporcionando imágenes más detalladas de la superficie helada de Europa. A partir de esas imágenes, muchos científicos comenzaron a especular sobre la posibilidad de la existencia de un océano líquido debajo de la superficie del satélite. [19]

A partir de 1995, la sonda Galileo inició una misión en órbita alrededor de Júpiter que duró ocho años, hasta 2003, proporcionando el estudio más detallado de las lunas galileanas hasta la fecha. También se incluyeron en el programa de la nave espacial la Misión Galileo Europa y la Misión Galileo Millennium , que incluyó numerosos primeros planos de Europa. [20]

Europa y Júpiter vistos desde New Horizons

New Horizons reanudó Europa en febrero de 2007, mientras navegaba desde el sistema joviano en dirección a Plutón . [21]

Misiones futuras

Ya en el momento de la misión Galileo, la comunidad científica había expresado la necesidad de nuevas misiones a Europa, con el fin de determinar la composición de la superficie, confirmar (o negar) la existencia de un océano debajo de ella e identificar señales que pudieran indicar la presencia de vida extraterrestre . [22] [23]

Las misiones robóticas para Europa deben soportar el entorno de alta radiación de Júpiter, ya que Europa recibe aproximadamente 5,40 Sv de radiación por día. [24]

En 2011, una misión a Europa fue muy recomendada por el Planetary Science Decadal Survey , [25] y en respuesta la NASA estudió algunos proyectos como el de una sonda que realizaría múltiples sobrevuelos cercanos (Europa Clipper) al satélite, otro que incluía un orbitador alrededor de Europa y un suministro de un módulo de aterrizaje . [26] [27] La opción del orbitador se centra principalmente en el estudio del océano hipotético que se encuentra debajo de la superficie, mientras que el Clipper estudiaría el satélite de forma más química. [28] [29]

El proyecto Europe Clipper , posteriormente rebautizado como Mission multiple overflights of Europe (European Multiple-Flyby Mission en inglés) fue presentado en julio de 2013 por el Jet Propulsion Laboratory (JPL) y el ' Applied Physics Laboratory (APL). [30] El objetivo de la misión es explorar Europa para investigar su habitabilidad e identificar lugares de aterrizaje adecuados para un futuro módulo de aterrizaje . Europa Clipper orbitaría no a Europa, sino a Júpiter y realizaría 45 sobrevuelos a baja altitud de corto alcance sobre Europa durante su misión. La sonda tendría entre los instrumentos a bordo un radar , un espectrómetro de infrarrojos , un instrumento topográfico y un espectrómetro de masas . El objetivo del orbitador sería determinar la extensión del océano y su relación con las capas más internas. Podría estar equipado con herramientas como un subsistema de radiociencia, un altímetro láser , un magnetómetro , una sonda Langmuir y una cámara para el mapeo de la superficie. [31] [32]

También se está estudiando una misión que incluye un módulo de aterrizaje, que tendría la tarea específica de investigar la habitabilidad de Europa mediante la evaluación de su potencial astrobiológico . [32]

En 2012, la ESA seleccionó y planificó la misión Jupiter Icy Moon Explorer , que incluye algunos pasajes cercanos a Europa, aunque el objetivo principal de esta misión es Ganímedes. [8] [33]

En febrero de 2017, la misión de sondear la habitabilidad del océano de la luna joviana entró en la denominada fase B, en la que se llevarán a cabo los diseños preliminares de los sistemas de la misión y las pruebas de la instrumentación científica [34].

Otras propuestas

Imagen artística de un proyecto de la NASA en 2005 para enviar un módulo de aterrizaje a Europa (Misión Europa Lander).

En la primera década del siglo XXI, se propuso una misión espacial conjunta de la NASA y la ESA denominada Misión del Sistema Europa Júpiter . Planeado para 2020, preveía el uso de dos sondas espaciales automáticas e independientes para la exploración del sistema de Júpiter: el Jupiter Europa Orbiter (JEO) de la NASA y el Jupiter Ganymede Orbiter (JGO), pilotado por la ESA, formaron parte del programa cooperativo "Outer Planet Flagship". Mission " , que tenía el objetivo principal de estudiar las lunas heladas de Júpiter. [35] En el programa de cooperación internacional, la Agencia Espacial Japonesa propuso contribuir con el Orbitador Magnetosférico Júpiter (JMO), que estudiaría la magnetosfera de Júpiter, mientras que la Agencia Espacial Rusa expresó interés en enviar un módulo de aterrizaje (Europa Lander). [36] En ese momento había competencia de otras propuestas, aunque la misión a Europa y la Misión del Sistema Titán Saturno todavía tenían prioridad sobre las demás. [37] [38] Sin embargo, el plan conjunto colapsó a principios de la década de 2010 debido al presupuesto momentáneamente limitado de la NASA. [33]

El Jovian Europa Orbiter es un proyecto del programa Cosmic Vision de la ESA cuyos estudios comenzaron en 2007 mientras que otro es el Ice Clipper (literalmente "cortador de hielo") y utilizaría una sonda de impacto similar a la de la misión Deep Impact . [39] La propuesta prevé que el impactador se estrelle de forma controlada en la superficie de Europa, generando una nube de escombros que luego serían recogidos por una pequeña sonda espacial que lo atravesaría. Sin la necesidad de un aterrizaje y posterior despegue de la nave espacial desde una órbita alrededor de Júpiter o Europa, esta sería una de las misiones menos costosas, ya que la cantidad de combustible requerida se reduciría. [40] [41]

Arte del concepto de la Cryobot y Hydrobot

El Jupiter Icy Moons Orbiter (JIMO) era en cambio una misión con una nave espacial de propulsión nuclear y parte del Proyecto Prometheus . El proyecto, sin embargo, se canceló en 2005, porque era excesivamente caro en un período de replanteamiento de la exploración espacial y porque la solución propuesta de un motor nuclear encontró una oposición considerable. [42]

Otra misión cancelada anteriormente, que se suponía que comenzaría en 2002-2003, fue el Europa Orbiter , que habría sido equipado con un radar especial para escanear el subsuelo de Europa. [43]

Una de las propuestas más ambiciosas quisiera utilizar una gran sonda nuclear Melt Probe ( Cryobot ) que atravesaría la superficie derritiendo el hielo hasta llegar al océano que se encuentra debajo. [44] [45] La Sociedad Planetaria dice que cavar un pozo debajo de la superficie debería ser un objetivo principal y proporcionaría protección contra la radiación joviana. Una vez que llega al agua, la sonda liberaría un vehículo submarino autónomo ( hidrobot ), que recopilaría la información y luego la transmitiría a los observadores en la Tierra. [46] Tanto la Cryobot y la Hydrobot debe ser sometido a esterilización extremo para evitar que la sonda de detección de organismos terrestres en lugar de cualquier vida nativa y a la contaminación evitar del océano en Europa. [47] Sin embargo, esta propuesta aún no ha sido objeto de una planificación seria por parte de los científicos. [48]

Parámetros orbitales

Icono de lupa mgx2.svg El mismo tema en detalle: Parámetros orbitales de Europa .
La resonancia orbital de los satélites de Júpiter: Ganímedes, Europa e Io.

Europa orbita alrededor de Júpiter con un período de aproximadamente tres días y medio; el semieje mayor de la órbita es igual a 670 900 km . La órbita es prácticamente circular con una excentricidad de 0,0094 y una inclinación de solo 0,470 ° con respecto al ecuador de Júpiter. [49]

Como todos los satélites mediceanos, Europa está en rotación sincrónica con Júpiter , con un hemisferio del satélite constantemente frente al planeta y un punto en su superficie desde el cual Júpiter aparece en el cenit . El meridiano fundamental del satélite pasa por este punto. [50]

Debido a la ligera excentricidad de su órbita, mantenida por las perturbaciones generadas por los demás satélites mediceanos, la distancia a Júpiter oscila en torno a un valor medio. Europa se ve obligada a asumir una forma ligeramente alargada hacia Júpiter por la fuerza gravitacional del gigante gaseoso; pero a medida que varía la distancia del planeta, varía la extensión del desplazamiento de la superficie. De esta forma, una pequeña parte de la energía de rotación de Júpiter se disipa en Europa (calentamiento de las mareas), que adquiere calor. Este proceso habría permitido la conservación de un océano líquido debajo de la superficie helada del satélite. [51]

Estructura interna

El tamaño de Europa (abajo a la izquierda), comparado con el de la Tierra (derecha) y la Luna (arriba a la izquierda)

Con un diámetro de poco más de 3.100 km, Europa es un poco más pequeña que la Luna, es el sexto satélite más grande y el decimoquinto objeto más grande del sistema solar . Aunque es el menos masivo de los satélites galileanos, sigue siendo más masivo que todas las lunas más pequeñas del sistema solar juntas. Su densidad sugiere que es similar en composición a los planetas terrestres , estando compuesto predominantemente de silicatos . [52]

Según las teorías comúnmente aceptadas, Europa tiene una capa de agua de 100 km, en parte en forma de hielo en la corteza superficial, mientras que una capa de agua líquida yacería debajo de ella. [53] El océano subterráneo podría estar compuesto de agua salada y tener una temperatura cercana a los cero grados centígrados; [53] serían, por tanto, condiciones ambientales favorables al desarrollo de formas de vida elementales. [54]

Para apoyar esta hipótesis está el análisis de los datos magnetométricos detectados por la sonda Galileo, que mostró que a una profundidad de entre 5 y 20 kilómetros, existe una capa de materia que conduce la electricidad. Las variaciones magnéticas observadas son posibles porque Europa orbita alrededor de Júpiter inmerso en el vasto campo magnético del planeta. Esto induce una corriente eléctrica en una capa conductora cercana a la superficie del satélite, que a su vez genera un campo magnético secundario. [54] Otra evidencia que sugiere la presencia de un océano debajo de la superficie es la aparente rotación de 80 ° de la corteza, lo que sería poco probable si el hielo estuviera firmemente adherido al manto . [55] La presencia de agua en el subsuelo de Europa se dio por sentada después de las observaciones del Telescopio Espacial Hubble que revelaron chorros de agua que se escapaban de las grietas de la superficie y se elevaban hasta una altura de 200 km. Estos enormes géiseres serían causados ​​por el estrés de las mareas presente en el interior de la luna [56]

La estructura interna de Europa.

Más internamente, Europa probablemente tiene un núcleo de hierro metálico. [57]

Océano debajo de la superficie

Se cree que debajo de la superficie de Europa hay una capa de agua líquida mantenida por el calor generado por las "mareas" causadas por la interacción gravitacional con Júpiter. [5] [58] La temperatura de la superficie de Europa es aproximadamente 110 K ( −163 ° C ) en el ecuador y solo 50 K ( −223 ° C ) en los polos, de modo que el hielo de la superficie se congela permanentemente. [59] Las primeras pistas sobre un océano líquido debajo de la superficie provienen de consideraciones teóricas relacionadas con el calentamiento gravitacional (una consecuencia de la órbita ligeramente excéntrica de Europa y la resonancia orbital con otros satélites Medici). Los miembros del equipo de imágenes del proyecto Galileo analizaron imágenes de Europa de la nave espacial Voyager y la nave espacial Galileo para decir que las características de la superficie de Europa también demuestran la existencia de un océano líquido debajo de la superficie. [58] El ejemplo más sorprendente sería el terreno " caótico ", una característica común en la superficie de Europa que algunos interpretan como una región donde el océano debajo de la superficie ha derretido la corteza congelada. Esta interpretación es extremadamente controvertida. La mayoría de los geólogos que han estudiado Europa están a favor de lo que se llama el modelo de "hielo grueso" en el que el océano rara vez, o nunca, ha interactuado directamente con la superficie. [60] Los diferentes modelos para estimar el espesor de la capa de hielo dan valores que van desde unos pocos kilómetros hasta unas pocas decenas de kilómetros. [61]

El océano debajo de la superficie de Europa

La mejor evidencia del llamado modelo de "hielo grueso" es un estudio de los grandes cráteres de Europa. Los más grandes están rodeados por círculos concéntricos y parecen estar llenos de hielo fresco relativamente suave; Basado en esto y la cantidad de calor generado por las mareas de Europa, se ha teorizado que la corteza exterior de hielo sólido es aproximadamente gruesa. 10-30 km , lo que podría significar que el océano líquido debajo podría tener aproximadamente 100 km . [62] [63]

El modelo de "hielo fino" sugiere que la capa de hielo de Europa tiene sólo unos pocos kilómetros de espesor. Sin embargo, la mayoría de los científicos planetarios afirman que este modelo considera que solo las capas más altas de la corteza de Europa se comportan elásticamente cuando son golpeadas por la marea de Júpiter. Este modelo sugiere que la parte elástica exterior de la corteza de hielo puede tener solo 200 metros de espesor. Si la capa de hielo de Europa tuviera solo unos pocos kilómetros de espesor, como propone el modelo de "hielo fino", significaría que el contacto regular entre el interior líquido y la superficie podría ocurrir a través de grietas, provocando la formación de un terreno caótico . [61]

A finales de 2008, se sugirió que Júpiter podría mantener calientes los océanos de Europa generando grandes maremotos sobre Europa debido a su pequeña (pero no nula) oblicuidad. Este tipo de marea no considerada anteriormente genera las llamadas ondas de Rossby , que viajando muy lentamente, a la velocidad de unos pocos kilómetros al día, son capaces de generar una cantidad significativa de energía cinética . Para la estimación actual de la inclinación axial de Europa (0,1 grados), la resonancia de las ondas de Rossby produciría 7.3 × 10 17 J de energía cinética, que es dos mil veces mayor que la de las fuerzas de marea dominantes. [64] [65] La disipación de esta energía podría ser la principal fuente de calor en el océano de Europa.

La nave espacial Galileo también descubrió que Europa tiene un momento magnético débil, variable e inducido por el gran campo magnético de Júpiter, cuya intensidad es aproximadamente una sexta parte del campo de Ganímedes y seis veces mayor que la de Calisto. [66] La existencia del momento magnético inducido requiere la presencia de material conductor debajo de la superficie, como un gran océano de agua salada. [57] La evidencia espectrográfica sugiere que las rayas y caracterizaciones de color rojo oscuro en la superficie de Europa pueden ser ricas en sales como el sulfato de magnesio , que se deposita a través de la evaporación del agua que emerge desde abajo. [67] El ácido sulfúrico hidratado es otra posible explicación de los contaminantes observados espectroscópicamente. [68] En ambos casos, como estos materiales son incoloros o blancos en estado puro, también deben estar presentes otros elementos para contribuir al color rojizo. Se sugiere la presencia de compuestos a base de azufre . [69]

Superficie

Icono de lupa mgx2.svg El mismo tema en detalle: Superficie de Europa .
Europa en colores reales en un mosaico de la nave espacial Galileo.

Europa es uno de los objetos más suaves del sistema solar y carece de grandes formaciones como montañas y cráteres de impacto , lo que hace plausible una remodelación constante. [43] [70] [71] Las marcas de cruz más profundas y evidentes en la luna parecen deberse principalmente al albedo , que enfatiza la topografía de la superficie inferior. El albedo (cantidad de luz reflejada) de Europa es 0,64, una de las lunas más altas conocidas y causado por la alta reflectividad de su superficie congelada. [49] [71] Esto parece indicar una superficie joven y activa; Según estimaciones de la frecuencia de los bombardeos " cometarios " que llegan a Europa, la superficie tiene aproximadamente entre 20 y 180 millones de años. [62] No existe un consenso total entre la comunidad científica para explicar las características superficiales a veces contradictorias de Europa. [72]

El nivel de radiación que golpea la superficie de Europa equivale a una dosis de aproximadamente 5400 mSv (540 rem ) por día, [73] una cantidad de radiación suficiente para causar una enfermedad grave o la muerte en un ser humano expuesto en la superficie sólo un día. [74]

Lineae

Imagen en color "casi" natural de Europa desde la nave espacial Galileo .

La característica más notable de la superficie de Europa es una serie de rayas oscuras que atraviesan todo el satélite. Un examen detenido muestra que el borde de la corteza de Europa a cada lado de las grietas se ha movido en relación con los demás. Las bandas más anchas son de unos 20 km con bordes ligeramente oscuros, rayas regulares y una banda central de material más claro. [75] Esto puede haber sido producido por una serie de erupciones volcánicas de agua o géiseres a medida que la superficie de Europa se ensancha para revelar las capas enterradas más cálidas. [76] El efecto es similar al observado en las dorsales oceánicas terrestres. Se cree que estas numerosas fracturas fueron causadas en gran parte por las tensiones gravitacionales ejercidas por Júpiter; siempre que Europa esté en rotación sincrónica con Júpiter y, por tanto, mantenga siempre la misma orientación hacia el planeta, los modelos de tensión deberían dar lugar a una forma distinta y predecible. Sin embargo, solo la más joven de las fracturas en Europa se ajusta al patrón predicho; las otras fracturas parecen haber adoptado orientaciones cada vez más diferentes a medida que aumenta su edad. Esto se puede explicar si la superficie de Europa gira un poco más rápido que su interior, un efecto que es posible con un océano subterráneo que separa mecánicamente la superficie de la luna de su manto rocoso y los efectos de la gravedad de Júpiter tirando de la corteza helada de la luna. [77] Las comparaciones hechas entre las fotos de la Voyager y la nave espacial Galileo sugieren que la corteza de Europa gira a tal velocidad que hace una revolución más que su interior cada 12.000 años.

Las imágenes de la Voyager y Galileo también revelaron evidencia de subducción en la superficie de Europa, lo que sugiere que las placas de la corteza de hielo se reciclan en el interior fundido, como es el caso de las placas tectónicas de la Tierra. Si se confirma, sería la primera evidencia de la existencia de tectónica de placas en un mundo distinto a la Tierra. [6] [78]

Otras formaciones geológicas

Montañas escarpadas y regiones suaves mezcladas en la región del Caos de Conamara

Un altro tipo di formazione presente su Europa sono lenticulae circolari ed ellittiche. Molte sono cupole, alcune sono buche e diverse sono punti scuri e lisci. Altre hanno una superficie confusa o ruvida. Le cime delle cupole sembrano parti delle antiche pianure che le circondano, suggerendo che si siano formate quando le pianure sono state spinte verso l'alto. [79]

Si pensa che tali lenticulae si siano formate da diapiri di ghiaccio caldo che sale attraverso il ghiaccio più freddo della crosta esterna, similmente alle camere magmatiche sulla crosta terrestre. [79] I punti scuri e lisci potrebbero essersi formati da acqua liquida liberata quando il ghiaccio più caldo arriva in superficie; le lenticulae ruvide e confuse (chiamate regioni del "caos", per esempio la Conamara Chaos ) sembrerebbero essersi formate da molti piccoli frammenti di crosta incastonati in formazioni collinose di materiale più scuro, forse come iceberg in un mare di ghiaccio. [80]

Un'ipotesi alternativa suggerisce che le lenticulae siano in realtà piccole aree caotiche e che le buche, le macchie e le cupole derivino dalla sovrastima delle immagini a bassa risoluzione della Galileo. Il problema è che il ghiaccio sarebbe troppo sottile per sostenere il modello convettivo dei diapiri per la formazione di tali strutture. [81] [82]

Nel novembre 2011, un team di ricercatori dell' Università del Texas a Austin presentarono prove pubblicate sulla rivista Nature che suggeriscono che molte caratteristiche dei "terreni caotici" di Europa si trovano al di sopra di vasti laghi di acqua allo stato liquido. [83] [84] Questi laghi sarebbero interamente racchiusi nel guscio esterno ghiacciato di Europa e non sono collegati all'oceano liquido che si pensa esistere sotto lo strato di ghiaccio. Una piena conferma dell'esistenza dei laghi richiede una missione spaziale progettata per sondare lo strato ghiacciato fisicamente o indirettamente, per esempio usando il radar. [85]

Atmosfera

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Atmosfera di Europa .
Il campo magnetico attorno a Europa. La linea rossa mostra la traiettoria della sonda Galileo durante uno dei suoi sorvoli ravvicinati.

Osservazioni condotte nel 1994 tramite lo spettrografo di bordo del telescopio spaziale Hubble hanno rivelato la presenza di una tenue atmosfera attorno al satellite, composta di ossigeno . [86] [87] La pressione atmosferica al suolo è nell'ordine del micropascal . Di tutti i satelliti naturali del sistema solare , solo altri sei ( Io , Ganimede , Callisto , Titano , Encelado e Tritone ) possiedono un'atmosfera apprezzabile.

A differenza dell'ossigeno presente nell' atmosfera terrestre , quello di Europa non ha origine biologica: è con tutta probabilità generato dall'interazione della luce solare e di particelle cariche con la superficie ghiacciata del satellite, che porta alla produzione di vapore acqueo. In seguito alla dissociazione in ossigeno e idrogeno sempre causata dalla radiolisi , [88] quest'ultimo, che è più leggero, sfugge con facilità all'attrazione gravitazionale del corpo e si disperde nello spazio.

L'ossigeno invece, più denso e pesante, rimane più a lungo nell'atmosfera anche perché non congela a contatto della superficie come fanno invece l'acqua o il perossido di idrogeno (acqua ossigenata) e rientra quindi in ciclo nell'atmosfera. [89] [90]

Geyser di vapor acqueo

Su Europa possono periodicamente verificarsi pennacchi di acqua che arrivano ad un'altezza di 200 km, oltre 20 volte l'altezza del monte Everest . [7] [91] [92] . Dopo le prime osservazioni di geyser e pennacchi e speculazioni del 2012 , la NASA in una conferenza stampa conferma nel 2016 l'effettiva esistenza provata dall'osservazione di Europa per 15 mesi da parte di William Sparks (Space Telescope Science Institute, Baltimora), il cui lavoro è stato pubblicato su Astrophysical Journal, durante i suoi passaggi in linea visiva tra Terra e Giove che evidenziano numerosi pennacchi acquei di altezza variabile, fino a 200 km, che appaiono e scompaiono anche nel giro di una settimana sulla superficie di Europa; la scoperta dimostrerebbe inconfutabilmente la presenza di un oceano sottostante i ghiacci che viene scaldato, per dinamiche ancora al vaglio degli studiosi (comprendenti forze mareali di Giove , pressioni della crosta, attività vulcaniche, bombardamanto di raggi cosmici, etc), fino a fuoriuscire dalla crosta ghiacciata con enormi geyser di vapore acqueo. La forza mareale causata da Giove è forse la principale fonte di energia su Europa, essendo 1000 volte più potente di quella causata sulla Terra dalla Luna . [93] L'acqua fuoriesce dal sottosuolo ad una velocità di 2500 km/h . [56] L'unica altra luna nel Sistema Solare esibendo pennacchi di vapore acqueo è Encelado , [7] tuttavia, mentre il tasso di eruzione stimato su Europa è di circa 7000 kg / s , nei pennacchi di Encelado arriva a "solo" 200 kg/s. [94] [95] L'analisi di una serie di dati riscoperti dopo 20 anni, e raccolti a centinaia di milioni di chilometri da noi, ha da poco fornito le prove più consistenti sull'esistenza degli enormi getti d'acqua e vapore che si producono sulla superficie di Europa, grazie al lavoro della sonda Galileo tra il 1995 e il 2003 . [96]

Vita su Europa

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Vita su Europa .
Una sorgente idrotermale , come questa nell'Oceano Atlantico, può fornire energia per sostenere la vita anche in assenza di luce solare.

Europa è considerato come uno dei mondi con la più alta probabilità che si sia sviluppata vita extraterrestre. [97] È stato ipotizzato che la vita potrebbe esistere in questo oceano al di sotto del ghiaccio, in un ambiente simile a quello delle sorgenti idrotermali presenti sulla Terra nelle profondità dell'oceano o sul fondo del Lago Vostok , in Antartide . [98] [99] Allo stato attuale non ci sono prove che attestino la presenza di forme di vita su Europa, ma la presenza di acqua liquida è così probabile da rafforzare le richieste di inviare sonde per investigare.

Fino al 1970 si pensava che la vita avesse bisogno dell' energia solare per potersi sviluppare, con le piante che sulla superficie catturano l'energia solare e, attraverso la fotosintesi , producono carboidrati dall' anidride carbonica e dall'acqua, rilasciando ossigeno nel processo, che vengono poi consumati dagli animali creando una catena alimentare . Anche nell'oceano profondo, molto al di sotto della portata della luce del sole, si pensava che il nutrimento venisse solo dalla superficie, direttamente o indirettamente, in particolare tramite i detriti organici che scendono da essa. [100] L'accesso alla luce solare era quindi ritenuto fondamentale per poter sostenere la vita in un determinato ambiente.

Questa colonia di verme tubo gigante vive nei pressi di una sorgente idrotermale nell'Oceano Pacifico: anche se essi hanno bisogno di ossigeno, altri microrganismi che vivono in questi luoghi non lo necessitano.

Tuttavia, nel 1977, durante un'immersione esplorativa alla isole Galápagos con il sommergibile DSV Alvin , gli scienziati scoprirono colonie di vermi tubo giganti , crostacei , molluschi bivalvi e altre creature raggruppate intorno a delle sorgenti idrotermali , da cui esce acqua riscaldata dall'attività tettonica terrestre. [100] Queste creature prosperano nonostante non abbiano accesso alla luce del sole e venne scoperto che erano parte di una catena alimentare del tutto indipendente. Invece delle piante, alla base di questa catena alimentare c'era una forma di batterio , la cui energia deriva dalla ossidazione di sostanze chimiche, come l' idrogeno o l' acido solfidrico , che ribolle dall'interno della Terra. Questa chemiosintesi batterica rivoluzionò lo studio della biologia, rivelando che la vita non dipendeva esclusivamente dall' irraggiamento solare : acqua ed energia erano sufficienti. Con questa scoperta si aprì una nuova strada in astrobiologia, e il numero di possibili habitat extraterrestri da prendere in considerazione aumentò sensibilmente.

Immagine artistica di un geyser di Europa.
In confronto, l'eruzione di un geyser terrestre.

Anche se i vermi tubo e gli altri organismi multicellulari scoperti attorno alle sorgenti idrotermali respirano ossigeno e sono quindi indirettamente dipendenti dalla fotosintesi, i batteri anaerobici e gli archeobatteri che abitano questi ecosistemi potrebbero fornire un esempio di come potrebbe essersi sviluppata la vita nell'oceano di Europa. [101] L'energia fornita dalle maree gravitazionali mantiene geologicamente attivo l'interno di Europa, proprio come succede, in modo ben più evidente, sulla vicina Io. Europa potrebbe possedere una fonte di energia interna da decadimento radioattivo come la Terra, ma l'energia generata dalle maree sarebbe enormemente maggiore rispetto a qualsiasi sorgente radioattiva. [102] Tuttavia, l'energia mareale non potrebbe mai sostenere un ecosistema su Europa così ampio e diversificato come l'ecosistema terrestre basato sulla fotosintesi. [103]

La vita su Europa potrebbe esistere attorno a sorgenti idrotermali dell'oceano, o sotto il fondo dell'oceano stesso, come succede per alcuni endoliti terrestri. Oppure potrebbero esistere organismi aggrappati alla superficie inferiore dello strato di ghiaccio, come alghe e batteri che vivono nelle regioni polari della Terra, o ancora, alcuni microrganismi potrebbero fluttuare liberamente nell'oceano di Europa. [104] Tuttavia, se gli oceani di Europa fossero troppo freddi, i processi biologici simili a quelli noti sulla Terra non potrebbero avvenire e, allo stesso modo, se l'oceano fosse troppo salato, potrebbero vivere in quell'ambiente solo alofili estremi . [104]

Nel settembre del 2009, il planetologo Richard Greenberg calcolò che i raggi cosmici che raggiungono la superficie di Europa potrebbero convertire il ghiaccio d'acqua in ossigeno libero (O 2 ), che potrebbe poi essere assorbito nell'oceano attraverso buche e crepe superficiali. Con questo processo Greenberg stima che gli oceani di Europa potrebbero forse raggiungere una concentrazione di ossigeno superiore a quella degli oceani della Terra nel giro di pochi milioni di anni. Ciò consentirebbe a Europa di sostenere non solo la vita di microrganismi anaerobici, ma anche quella di organismi aerobici, come i pesci . [105]

Robert Pappalardo, un ricercatore del Dipartimento di Astrofisica e di Scienze planetarie dell'Università del Colorado, nel 2006 affermò:

( EN )

«We've spent quite a bit of time and effort trying to understand if Mars was once a habitable environment. Europa today, probably, is a habitable environment. We need to confirm this ... but Europa, potentially, has all the ingredients for life ... and not just four billion years ago ... but today.»

( IT )

«Abbiamo impiegato molto tempo e sforzi per cercare di capire se Marte avesse avuto in passato un ambiente abitabile. Europa oggi, probabilmente, è un ambiente abitabile. Dobbiamo confermarlo, ma Europa, potenzialmente, ha tutti gli ingredienti per la vita... e non solo 4 miliardi di anni fa... ma oggi.»

( Robert T. Pappalardo [106] )

Nel novembre 2011, un team di ricercatori con un articolo sulla rivista Nature suggerì l'esistenza di vasti laghi di acqua liquida racchiusa nel guscio esterno ghiacciato di Europa e distinta dall'oceano liquido che si pensa esistere più in basso. In caso di conferma, i laghi potrebbero costituire altri habitat potenzialmente abitabili. [83] [84]

Un articolo pubblicato nel marzo 2013 suggerisce che il perossido di idrogeno abbonda in gran parte della superficie di Europa. [107] Gli autori affermano che se il perossido sulla superficie che si mescolasse all'oceano sottostante, sarebbe un'importante fonte energetica per eventuali forme di vita semplici e che il perossido di idrogeno è quindi un fattore importante per l'abitabilità dell'oceano di Europa, perché il perossido di idrogeno decade in ossigeno quando mescolato con acqua liquida.

L'11 dicembre 2013, la NASA riferì di aver individuato dei fillosilicati , "minerali argillosi", spesso associati a materiali organici , sulla crosta ghiacciata di Europa. [108] Gli scienziati suggeriscono che la presenza dei minerali è dovuta ad una collisione di un asteroide o di una cometa. [108] Nella teoria della panspermia (più precisamente nella Lithopanspermia ) viene suggerito che la vita terrestre potrebbe essere arrivata alle lune di Giove tramite la collisione di asteroidi o comete. [109]

Il cielo visto da Europa

Anche se il Sole nonostante un diametro angolare di soli 6 minuti d'arco sarebbe comunque l'oggetto più luminoso del cielo, [110] da Europa l'oggetto più esteso sarebbe di gran lunga Giove, che dalla luna ha un diametro angolare variabile tra 808 e 824 arcominuti, [111] equivalenti a oltre 13 gradi (circa 25 volte la Luna piena vista dalla Terra) mentre a confronto la Terra vista dalla luna ha un diametro apparente di soli 2°. [112] Tuttavia, essendo in rotazione sincrona , Giove sarebbe visibile solo da un emisfero di Europa, quello perennemente rivolto verso lo stesso Giove.

Anche le vicine lune Io e Ganimede sarebbero comunque più grandi della Luna vista dalla Terra, con diametri apparenti che alla minima vicinanza vanno da 44 a 48 minuti d'arco, mentre la Luna dalla Terra ha un diametro angolare, a confronto, di circa 30'. Callisto invece, ha un diametro apparente massimo da Europa di 13,5'. [111]

Europa nella fantascienza

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Europa nella fantascienza .

Europa è al centro di molte opere letterarie, videogiochi e film di fantascienza :

  • Europa gioca un ruolo fondamentale del libro e nell'omonimo film 2010: Odissea due , di Arthur C. Clarke , e nel prosieguo della saga. Il pianeta ospita forme di vita primitive che ne popolano gli abissi oceanici; alieni ultra-avanzati trasformano Giove in una piccola stella per accelerarne l'evoluzione.
  • Anche nel libro 2061: Odissea tre Europa è al centro della narrazione. Viene provata, infatti, la presenza di vita anfibia tra i ghiacci della luna e viene scoperto, inoltre, che il Monte Zeus, alto quanto l' Everest terrestre, non è che un gigantesco diamante precipitato su Europa in seguito all'esplosione del nucleo di Giove.
  • Nel romanzo L'ultimatum , di Greg Bear ( 1987 ), Europa viene completamente distrutto da alieni che ne utilizzano i resti ghiacciati per terraformare altri pianeti.
  • Creature provenienti da Europa sono protagoniste del romanzo di fantascienza Ilium , di Dan Simmons ( 2003 ).
  • Nel romanzo di fantascienza La matrice spezzata , di Bruce Sterling ( 1985 ), Europa è abitata da esseri oltreumani geneticamente modificati.
  • Nel videogioco Infantry , il sottosuolo di Europa ospita enormi metropoli.
  • Nel Film 2010 l'anno del contatto di Peter Hyams tratto dal romanzo di Arthur C. Clarke .
  • Nel film Europa Report di Sebastiàn Cordero del 2013, un equipaggio viene mandato in missione su Europa.

Note

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    «Non era una missione, dal mio punto di vista, ben formulata. Una missione scientifica verso Europa è estremamente interessante su una base scientifica. Rimane una priorità, e potrete aspettarvi, durante il prossimo anno o giù di lì, o anche prima, una proposta di missione verso Europa come parte della nostra linea scientifica. Ma noi non -- non, ripeto, non -- favoriremo un sistema propulsivo nucleare per raggiungere lo scopo»

    ( Mike Griffin, intervista )
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Titoli specifici

Sul sistema solare

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Su Giove ei satelliti

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