I dati disponibili sulla variazione dello spessore del ghiaccio consentono già di prevedere la temperatura dell’oceano superiore di Enceladus, una luna di Saturno, e una missione della NASA pianificata per esaminare la calotta di ghiaccio di Europa dovrebbe fare lo stesso per il più grande satellite di Giove, migliorando le conoscenze sulla sua potenziale abitabilità.
Il pompaggio del ghiaccio e le sue implicazioni cosmiche
I ricercatori suggeriscono che un processo chiamato “pompaggio del ghiaccio”, osservato sotto le piattaforme di ghiaccio antartiche, potrebbe modellare la parte inferiore delle calotte di ghiaccio di Europa ed Enceladus, ma dovrebbe operare anche su Ganimede e Titano, grandi lune di Giove e Saturno rispettivamente. Dimostrano che le gamme di temperature in cui il ghiaccio e l’oceano interagiscono – regioni importanti dove potrebbero essere scambiati ingredienti per la vita – possono essere calcolate in base alla pendenza della calotta di ghiaccio e ai cambiamenti nel punto di congelamento dell’acqua a diverse pressioni e salinità.
“Se possiamo misurare la variazione dello spessore attraverso queste calotte di ghiaccio, allora siamo in grado di ottenere vincoli di temperatura sugli oceani, per i quali non esiste ancora un altro modo per farlo senza perforarli”, ha affermato Britney Schmidt, professore associato di astronomia e scienze atmosferiche e della Terra. “Questo ci fornisce un altro strumento per cercare di capire come funzionano questi oceani. E la grande domanda è: ci sono forme di vita lì, o potrebbero esserci?”
Insieme ai membri attuali e passati del Planetary Habitability and Technology Lab, Schmidt è coautore di “Ice-Ocean Interactions on Ocean Worlds Influence Ice Shell Topography”, pubblicato nel Journal of Geophysical Research: Planets.
Intuizioni interdisciplinari ed esplorazioni future
Nel 2019, utilizzando il robot Icefin telecomandato, il team di Schmidt ha osservato il pompaggio del ghiaccio all’interno di una crepaccia sotto la piattaforma di ghiaccio Ross in Antartide.
I ricercatori hanno mappato intervalli di potenziale spessore della calotta, pressione e salinità per i mondi oceanici con gravità variabile e hanno concluso che il pompaggio del ghiaccio si verificherebbe negli scenari più probabili, sebbene non in tutti. Hanno scoperto che le interazioni ghiaccio-oceano su Europa potrebbero essere simili a quelle osservate sotto la piattaforma di ghiaccio Ross – prove che tali regioni potrebbero essere alcune delle più simili alla Terra su mondi alieni, ha detto Justin Lawrence, visiting scholar presso il Cornell Center for Astrophysics and Planetary Science e program manager presso Honeybee Robotics.
La sonda Cassini della NASA ha generato dati sufficienti per prevedere un intervallo di temperature per l’oceano di Enceladus, basato sulla pendenza della sua calotta di ghiaccio dai poli all’equatore: da meno 1,095 gradi a meno 1,272 gradi Celsius. Conoscere le temperature informa la comprensione di come il calore fluisce attraverso gli oceani e come circolano, influenzando l’abitabilità.
I ricercatori si aspettano che il pompaggio del ghiaccio sia debole su Enceladus, una piccola luna (della larghezza dell’Arizona) con una topografia drammatica, mentre sulla più grande Europa – quasi delle dimensioni della luna terrestre – prevedono che agisca rapidamente per levigare e appiattire la base della calotta di ghiaccio.
Schmidt ha affermato che il lavoro dimostra come la ricerca che indaga il cambiamento meteo sulla Terra possa anche giovare alla scienza planetaria, motivo per cui la NASA ha sostenuto lo sviluppo di Icefin.
“C’è una connessione tra la forma della calotta di ghiaccio e la temperatura nell’oceano”, ha detto Schmidt. “Questo è un nuovo modo per ottenere più informazioni dalle misurazioni della calotta di ghiaccio che speriamo di poter ottenere per Europa e altri mondi.”
La ricerca è stata supportata dal programma Future Investigators in NASA Earth and Space Science and Technology (FINESST) della NASA e dalla National Science Foundation.