Il James Webb Space Telescope scopre anidride carbonica su Europa, una luna di Giove: cosa significa

Il telescopio spaziale James Webb ha rivelato per la prima volta prove dirette della presenza di anidride carbonica (CO₂) sulla superficie di Europa, una delle lune di Giove. Grazie alla presenza di acqua liquida sotto la sua superficie ghiacciata, Europa è uno dei pochissimi luoghi nel Sistema Solare in cui esistono le condizioni adeguate per lo sviluppo della vita, ma mancava ancora la conferma della presenza di elementi chimici, come il carbonio, fondamentali per la vita come la conosciamo. La scoperta è stata effettuata utilizzando gli strumenti del potente telescopio della NASA, e ci porta quindi un passo più vicini alla risposta se l'oceano di acqua liquida che si trova sotto la crosta ghiacciata di Europa possa effettivamente ospitare forme di vita.

Le acque di Europa

Europa è uno dei quattro maggiori satelliti naturali di Giove, scoperti per la prima volta da Galileo Galilei nel 1610 con il suo primo “cannone occhiale”: è un po' più piccola della nostra Luna, e orbita intorno a Giove in circa 3 giorni e mezzo, rivolgendo (come tutte le lune maggiori del Solare) sempre la stessa faccia verso il pianeta gigante. Gli altri tre satelliti maggiori sono Io (più piccolo e dalla superficie costellata di vulcani), Ganimede e Callisto (più grandi, caratterizzati con Europa da una superficie ghiacciata). Le ricerche su Europa, Ganimede, e Callisto hanno da tempo dato forma all'ipotesi che sotto crosta di ghiaccio di queste lune di Giove si celi un vasto oceano di acqua liquida.

Al contrario della Terra, dove l'acqua liquida si trova in superficie grazie al delicato equilibrio dell'atmosfera che trattiene abbastanza calore da evitare il congelamento totale, ma non troppo da causare l'evaporazione completa, su Europa l'acqua si trova allo stato liquido sotto la superficie di ghiaccio grazie all'energia fornita dalle forze mareali che Giove esercita sull'interno della luna, "deformandola" in maniera lenta e gentile ma continua, generando sufficiente calore perché l'acqua non congeli completamente.

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Di Filippo Bonaventura

La presenza di acqua allo stato liquido è considerata uno dei prerequisiti per l'esistenza della vita così come la conosciamo. Questo rende Europa (e altre lune dei pianeti giganti gassosi) particolarmente interessanti per l‘astrobiologia, ossia la branca della scienza che studia la possibilità che esistano altre forme di vita al di fuori della Terra. Ma l'acqua non è l'unica sostanza necessaria per lo sviluppo della vita: altri elementi sono così comuni e fondamentali all'interno dei meccanismi biochimici permettono l'esistenza delle forme di vita che vengono considerati necessari quando andiamo a cercarle fuori dal nostro pianeta.

I mattoni della vita

Grazie alle sue caratteristiche chimiche, il carbonio è uno degli elementi principali per lo sviluppo della vita. Grazie alla capacità di formare quattro legami chimici covalenti, sia con elementi diversi che con altri atomi identici, il carbonio è il grado di formare molecole molto complesse, la cui energia di legame è sufficientemente alta da essere stabili, ma non troppo, così da restare attive e reattive a temperatura ambiente.

Il carbonio può quindi formare milioni e milioni di composti chimici diversi, e questa propensione alla complessità ha reso il carbonio fondamentale per i processi biochimici alla base della vita, tanto è vero che la differenza tra sostanze organiche e sostanze inorganiche è fondamentalmente definita dal fatto se la presenza del carbonio sia fondamentale o meno per le caratteristiche delle sostanze e delle reazioni che le coinvolgono, e lo studio della chimica si divide grossomodo in due branche: la chimica organica, dedicata allo studio delle sostanze contenenti carbonio; e la chimica inorganica, dedicata a tutte le altre.

La maggior parte della comunità scientifica ritiene quindi che la presenza di carbonio e di composti del carbonio sia una caratteristica necessaria per lo sviluppo della vita, anche se esiste la possibilità che in determinate condizioni particolari possano svilupparsi forme di vita basate su elementi diversi dal carbonio: tuttavia è importante ricordare che nessuna di queste è mai stata identificata fino a questo momento.

La scoperta grazie al James Webb

L'osservazione è stata effettuata con lo strumento NIRScec (Near-Infrared Spectrograph), uno strumento di osservazione nel vicino infrarosso che può fornire informazioni sulla presenza di sostanze chimiche su un corpo celeste analizzando la luce che arriva nella varie lunghezze d'onda. È interessante notare che grazie alla potenza del telescopio spaziale James Webb l'osservazione è durata solo pochi minuti, ma sono stati sufficienti per trovare prove dirette della presenza di diossido di carbonio (CO₂), in particolare in una zona della superficie di Europa chiamata regione di Tara (Tara Regio), un'area geologicamente giovane che fa parte della categoria dei "terreni caotici", dove si pensa che lo scambio di materiale tra la crosta ghiacciata e l'oceano sotto la superficie sia più intenso.

Grazie ai dati del James Webb, due studi indipendenti sono stati pubblicati contemporaneamente sulla prestigiosa rivista scientifica Science ed entrambi arrivano alle stesse conclusioni. Non solo entrambi i gruppi di ricerca hanno confermato la presenza di ghiaccio ricco di CO₂ nella regione di Tara, ma dato che il diossido di carbonio non è stabile sulla superficie di Europa, è improbabile che questo derivi da eventi esterni o puntuali come la caduta di una cometa: il suo rifornimento deve essere continuo su tempi geologicamente lunghi, il che punta ad una origine dall'interno dell'oceano di acqua liquida sotto la crosta, e poi trasportata in superficie dai fenomeni criogeologici, ossia dal movimento del ghiaccio all'interno della crosta di Europa.

Questa scoperta fa un ulteriore passo avanti non solo per la ricerca sulla possibilità che esistano forme di vita in altri luoghi del Sistema Solare oltre al nostro pianeta, ma approfondisce la conoscenza della composizione e dei meccanismi interni delle lune ghiacciate dei pianeti giganti gassosi, il cui studio è ancora agli inizi. Sono previste infatti due sonde dedicate espressamente allo studio dei satelliti di Giove: JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) dell'ESA, partita il 14 aprile di quest'anno; e Europa Clipper della NASA, il cui lancio è previsto per ottobre 2024.