Giu 23

Oceani sotterranei: la norma? **

Sembra proprio che la Terra sia stata, da molto tempo, l’unico pianeta del Sistema Solare a possedere oceani di acqua liquida superficiale. Tuttavia, gli oceani sotterranei acquistano sempre più importanza e potrebbero essere ottimi rifugi per la vita biologica. Ciò però solleva un problema generale: gli interni dei corpi planetari si mantengono caldi molto più a lungo del previsto. E se il Sistema Solare “brulicasse” di vita?

Facciamo una breve carrellata sugli oceani sotterranei del nostro sistema planetario e proponiamo qualche considerazione generale, anche in seguito ai nuovi risultati ottenuti per Encelado e Plutone.

Cominciamo con Venere. Esso possedeva certamente degli oceani, ma qualcosa ha vietato il ciclo dell’acqua. In parole semplici, l’acqua che si trasformava in vapore non riusciva a tornare indietro (l’abbiamo spiegato QUI). La spiegazione più ovvia era quella legata alla forza del vento solare, capace di trascinare con sé atomi e ioni di idrogeno e ossigeno, facendo piazza pulita di quell’atmosfera così ricca di acqua  e capace di avere innescato un effetto serra micidiale.

Oggi, si suggerisce che il vento solare sia stato aiutato anche dal campo elettrico di Venere (che, ricordiamo ha un campo magnetico irrisorio), un complesso meccanismo che si basa sulla differente reazione alla gravità di protoni ed elettroni (di massa ben diversa). Si instaura una differenza di potenziale tra strati atmosferici e gli elettroni che cercano di sfuggire, meno legati al pianeta, data la loro massa minore, potrebbero portarsi con sé molta dell’acqua ionizzata. Un vero e proprio vento elettrico. Un’ipotesi ancora tutta da verificare, data la difficoltà di misura del campo elettrico, ma che, in un modo o nell’altro, spiega piuttosto bene la perdita totale degli oceani.

Una rappresentazione schematica della formazione di un campo elettrico e del vento corrispondente. Maggiori informazioni sul lavoro originario. Fonte: G. A. Collinson, Geophysical Research Letters.
Una rappresentazione schematica della formazione di un campo elettrico e del vento corrispondente. Maggiori informazioni sul lavoro originario. Fonte: G. A. Collinson, Geophysical Research Letters.

Marte ha, forse, avuto oceani superficiali, anche se molte evidenze (meno sbandierate dai media) fanno pensare che certi segni inequivocabili di scorrimento di liquido siano invece da attribuire alla sublimazione del ghiaccio o ad altri meccanismi. Insomma, anche il pianeta rosso l’acqua l’ha salutata da molto tempo e quella che c’era se n’è andata col vento solare (o magari anche attraverso il campo elettrico).

Verso l’esterno le condizioni climatiche si fanno più severe e, proprio a quel punto, ecco uscire allo scoperto gli oceani “coperti” (scusate il gioco di parole, del tutto voluto…). Sono i corpi minori a farla da padroni, a cominciare da Cerere, il maggiore degli asteroidi. Le sue macchie bianche, che ancora restano un piccolo-grande mistero, anche se sono legate a depositi salini e altre caratteristiche superficiali, potrebbero far pensare a una riserva d’acqua sotterranea, tenuta ancora al caldo da un interno tutt’altro che freddo.

Le cose si fanno più chiare sui satelliti di Giove. Io, estremamente vivo e nervoso, si è riscaldato fin troppo e il suo ghiaccio d’acqua se n’è ormai andato via da parecchio tempo per mezzo dei suoi vulcani. Condizioni perfette, invece, su Europa, dove le caratteristiche superficiali molto “giovani” e i suoi crepacci e spaccature danno una quasi sicurezza di un oceano di acqua liquida e tiepida sotterranea. Solo una missione in loco potrà mostrarci fino a che punto è ricca di molecole complesse quell’enorme massa di acqua liquida e fino a che punto può essersi spinta la strada della vita biologica, in condizioni non certo sfavorevoli, anche senza la luce solare.

Ganimede e Callisto hanno sicuramente subito un effetto di riscaldamento mareale meno violento di quello dei due fratelli più interni, ma i ghiacciai lavici di Ganimede potrebbero quanto meno far pensare a un oceano sotterraneo ormai solidificato o, possibilmente, ancora liquido, anche se parzialmente. Anche per Callisto si fa questa ipotesi, ma è sicuramente meno probabile.

Gli effetti mareali tra pianeta e satelliti ha, in qualche modo, dato una spiegazione più che efficiente per l’oceano di Europa e basta  una fisica abbastanza normale per spiegare le osservazioni.

Le cose si complicano per Saturno. Non vi sono meccanismi mareali così violenti da fare ipotizzare un riscaldamento interno dei suoi satelliti. E, invece, è proprio uno di loro, oltretutto molto piccolo, Encelado, a essere diventato il vero “re” degli oceani. Lo ha di sicuro e lo mostra anche chiaramente attraverso i suoi geyser, carichi di molecole complesse. Un segnale per mostrarci dove e come si è potuta formare la vita anche nel mondo del gelo?

All’inizio si pensava a un lago limitato al polo sud che forse poteva essere sostenuto da un debole riscaldamento dovuto alle risonanze con i fratelli. Poi, però, la rotazione un po’ “sbilenca” del satellite attorno al suo asse ha aumentato le dimensioni del lago, che è diventato un vero e proprio oceano che copre tutto il corpo celeste. Immaginate di riempire una pallina di acqua e state sicuri che i suoi movimenti saranno molto bizzarri.

A questo punto, le nuove osservazioni hanno portato più problemi che soluzioni. Mentre da un lato, la salinità dell’acqua e i suoi “abitanti” organici portava sempre di più alla speranza di vita primordiale, dall’altro il meccanismo necessario a mantenere caldo un simile oceano diventava sempre più problematico.

Proprio in questi giorni, è stato presentato un modello che sembrerebbe funzionare piuttosto bene. La crosta di ghiaccio che copre l’oceano potrebbe essere molto più sottile del previsto. Invece dei 60 km iniziali all’equatore, ridotti a non più di 30-40 al polo sud (e successivamente scesi ancora a 20 km), vi sarebbe uno strato di soli 20 km in media (35 all’equatore) che diventerebbero solo 5 km al polo sud.

Un’immagine che mostra lo spessore della crosta ghiacciata di Encelado. Essa raggiunge i 35 km nella zona craterizzata equatoriale (giallo), ma diminuisce fino a 5 km nella zona del polo sud (blu). Fonte: LPG-CNRS-U. Nantes/U. Charles, Prague
Un’immagine che mostra lo spessore della crosta ghiacciata di Encelado. Essa raggiunge i 35 km nella zona craterizzata equatoriale (giallo), ma diminuisce fino a 5 km nella zona del polo sud (blu). Fonte: LPG-CNRS-U. Nantes/U. Charles, Prague

Insomma, basterebbe avere un braccio molto lungo per sciacquarsi le mani… A questo punto, il bisogno di una fonte d’energia interna diventa ancora più importante. E nessuno ha ancora le idee chiare. Tuttavia, se lo spessore fosse proprio questo si potrebbe pensare all’uso di radar per “vedere” la situazione sotterranea. L’oceano dovrebbe contenere il 40% della massa del satellite. Urge sicuramente una missione mirata per studiare la possibile vita e i meccanismi di mantenimento…

Titano è un caso a parte. La sua atmosfera permette un ciclo del metano molto simile a quello dell’acqua sulla Terra: immensi laghi, piogge, stagioni e via dicendo. In qualche modo Titano sarebbe il fratello più simile alla Terra, cambiando solo il liquido che circola tra superficie e alta atmosfera. Il metano ha poi tutte le caratteristiche per creare tutti mattoni fondamentali della vita. Non basta più sorvolare il gigante tra i satelliti, ma bisognerebbe mandargli davvero uno dei tanti robottini marziani (pulito perfettamente, però…).

Per Titano, date le sue dimensioni, si prospetta anche un oceano d’acqua sotterraneo, non si sa fino a che punto prossimo al congelamento. Una riflessione salta subito alla mente: Titano potrebbe essere l’unico corpo planetario a possedere due forme di vita completamente diverse. Una basata sull’acqua e una sul metano. Altro che una diversità di pelle o di usanze. Come saranno avvenute le migrazioni tra popolazioni così nettamente differenti?

I satelliti di Urano e Nettuno sono troppo poco conosciuti, anche perché ben pochi potevano sospettare che a quella distanza fosse ancora possibile parlare di qualcosa di liquido. Tritone, comunque, con i suoi geyser e la sua superficie decisamente variegata e bizzarra, non può, a questo punto, non far pensare ad un oceano nascosto. Chissà…

Ma arriviamo a Plutone. Troppe zone sono craterizzate, mentre altre sono lisce e ricoperte di ghiaccio di azoto. C’è poco da fare, anche questo ex pianeta, così inaspettato, ha tutti i segni di un oceano sotterraneo. Sì, ma molto antico e ormai congelato…? Sembrerebbe proprio di no. La superficie mostra chiaramente dei segni di spaccature molto evidenti. Qualcosa di tipico per una massa d’acqua che si trasforma in ghiaccio aumentando il suo volume (lo abbiamo spiegato QUI). Il che vorrebbe dire, a prima vista, che l’oceano si è trasformato in ghiaccio. Punto e a capo.

Ebbene, no. Se la crosta superficiale è abbastanza profonda, oltre 250 km (come sembrano confermare i dati), il ghiaccio “normale” si trasforma in una forma particolare cristallina, il ghiaccio II (vari tipi di ghiaccio si hanno in funzione della temperatura e della pressione). Come si pensa anche per Callisto, il ghiaccio II sarebbe dunque quello presente all’interno di Plutone. Ma, il ghiaccio II ha il vizio di ridursi di volume, comportando chiari segni di contrazione della crosta. Queste caratteristiche non si vedono assolutamente. Sembrerebbe, perciò, che l’acqua sia ancora in fase di congelamento e che quindi parte dell’oceano sia ancora allo stato liquido.

Insomma, basterebbe avere un braccio molto lungo per sciacquarsi le mani… A questo punto, il bisogno di una fonte d’energia interna diventa ancora più importante. E nessuno ha ancora le idee chiare. Tuttavia, se lo spessore fosse proprio questo si potrebbe pensare all’uso di radar per “vedere” la situazione sotterranea. L’oceano dovrebbe contenere il 40% della massa del satellite. Urge sicuramente una missione mirata per studiare la possibile vita e i meccanismi di mantenimento… Titano è un caso a parte. La sua atmosfera permette un ciclo del metano molto simile a quello dell’acqua sulla Terra: immensi laghi, piogge, stagioni e via dicendo. In qualche modo Titano sarebbe il fratello più simile alla Terra, cambiando solo il liquido che circola tra superficie e alta atmosfera. Il metano ha poi tutte le caratteristiche per creare tutti mattoni fondamentali della vita. Non basta più sorvolare il gigante tra i satelliti, ma bisognerebbe mandargli davvero uno dei tanti robottini marziani (pulito perfettamente, però…). Per Titano, date le sue dimensioni, si prospetta anche un oceano d’acqua sotterraneo, non si sa fino a che punto prossimo al congelamento. Una riflessione salta subito alla mente: Titano potrebbe essere l’unico corpo planetario a possedere due forme di vita completamente diverse. Una basata sull’acqua e una sul metano. Altro che una diversità di pelle o di usanze. Come saranno avvenute le migrazioni tra popolazioni così nettamente differenti? I satelliti di Urano e Nettuno sono troppo poco conosciuti, anche perché ben pochi potevano sospettare che a quella distanza fosse ancora possibile parlare di qualcosa di liquido.. Tritone, comunque, con i suoi geyser e la sua superficie decisamente variegata e bizzarra, non può, a questo punto, non far pensare ad un oceano nascosto. Chissà… Ma arriviamo a Plutone. Troppe zone sono craterizzate, mentre altre sono lisce e ricoperte di ghiaccio di azoto. C’è poco da fare, anche questo ex pianeta, così inaspettato, ha tutti i segni di un oceano sotterraneo. Sì, ma molto antico e ormai congelato…? Sembrerebbe proprio di no. La superficie mostra chiaramente dei segni di spaccature molto evidenti. Qualcosa di tipico per una massa d’acqua che si trasforma in ghiaccio aumentando il suo volume. Il che vorrebbe dire, a prima vista, che l’oceano si è trasformato in ghiaccio. Punto e a capo. Ebbene, no. Se la crosta superficiale è abbastanza profonda, oltre 250 km (come sembrano confermare i dati), il ghiaccio “normale” si trasforma in una forma particolare cristallina, il ghiaccio II (vari tipi di ghiaccio si hanno in funzione della temperatura e della pressione). Come si pensa anche per Callisto, il ghiaccio II sarebbe dunque quello presente all’interno di Plutone. Ma, il ghiaccio II ha il vizio di ridursi di volume, comportando chiari segni di contrazione della crosta. Queste caratteristiche non si vedono assolutamente. Sembrerebbe, perciò, che l’acqua sia ancora in fase di congelamento e che quindi parte dell’oceano sia ancora allo stato liquido.
Le gigantesche fratture superficiali viste da New Horizons, un segno chiaro che il corpo planetario ha subito un’espansione globale, facilmente dovuta al congelamento dell’oceano sotterraneo. Le ultime ricerche fanno pensare che una parte di esso sia ancora liquido. Fonte: NASA/JHUAPL/SwRI

Resta, allora, il grande problema della fonte di calore. Il fratello minore Caronte (anche lui potrebbe avere avuto un oceano liquido interno in passato) non sembra proprio in grado di causare effetti di questo genere e situazioni ambientali più complesse sarebbero troppo primitive per vedere ancora effetti così sensibili. E se questo capita su Plutone, non è difficile pensare che sia una caratteristica comune anche ad altri oggetti massicci della Kuiper Belt, ancora più lontani.

Chi mai si immaginava, poche decine di anni fa, che si potesse parlare di acqua liquida, anche se sotterranea, su mondi pensati solo come palle di neve compresse. E che, magari, una vita primitiva (ma sempre vita è) potesse anche trovarsi nella zona oltre Plutone?

Una speranza, molto generale: quando si riuscirà fare un viaggio all’interno e non all’esterno di un pianeta? Forse dobbiamo rileggere con attenzione il celebre romanzo di Verne: Viaggio al centro della Terra….nell’attesa, possiamo leggere quello fantasticato da Vin-Census QUI

Articoli originali QUI (Venere), QUI (Encelado) e QUI (Plutone)

 

NEWS!! Finalmente qualcuno se n'è accorto! A quando la missione su questi corpi ingiustamente considerati minori?

La serie di articoli dedicata alla scoperta di alcuni di questi corpi “minori”, tutti interessanti anche quando non hanno un oceano sotterraneo, la trovate QUI

QUI un simpatico video Curiuss-one che spiega come è stato possibile dedurre la presenza di un oceano sotto la crosta di Encelado grazie all'osservazione dei suoi movimenti libratori

2 commenti

  1. Mario Fiori

    Carissimo Enzo e noi si guarda in superficie , siamo "superficiali" ed invece bisogna approfondire, letteralmente scavare e troveremo la vita. Ma quali omini verdi, "pesciolini" guizzanti nelle profondità planetarie...ci vogliono astronauti-speleologi :mrgreen:

    A parte gli scherzi queste notizie sono meravigliose.

  2. Midge

    An inetillgent point of view, well expressed! Thanks!

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