Alla ricerca della vita su Europa, la luna di Giove

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Europa, una delle quattro lune “medicee” di Giove

Forse le audaci missioni progettate dalla NASA e dirette verso Europa, la luna di Giove, stanno per diventare realtà? Speriamo. Jason Davis della Planetary Society  ha intervistato due scienziati americani che fanno parte dello staff del progetto.

I ricercatori stanno alacremente lavorando  su due missioni separate: la prima, in ordine cronologico di lancio, è destinata a eseguire un certo numero di passaggi a distanza ravvicinata da Europa (flyby), una delle lune di Giove scoperte da Galileo. Poco più piccola della Luna ospita, al di sotto di una crosta di acqua ghiacciata spessa 25 chilometri, un vero e proprio oceano profondo 100 chilometri, contenente il doppio dell’acqua presente sulla Terra. I ricercatori ritengono che l’oceano sia salato e che resti liquido grazie all’ immenso effetto di marea esercitato dal possente Giove.

La seconda consisterà nel trasportare  sulla superficie di Europa un lander  dotato di una serie di strumenti atti a rintracciare forme di vita. La NASA ha dichiarato che la prima sonda, denominata Europa Clipper, è ufficialmente entrata nella fase di progettazione preliminare, mentre anche il lander ha compiuto un altro passo verso la sua realizzazione, grazie alla relazione formale che delinea gli obiettivi scientifici della missione e alcuni concetti tecnici generali. Insieme, le missioni tenteranno di scoprire se Europa è abitabile e cercheranno direttamente dei segni di vita, cosa che la NASA non faceva più dopo le missioni Viking su Marte della metà degli anni ‘70.

Nessuna delle due missioni è completamente finanziata. E anche nella migliore delle ipotesi, la missione del lander non atterrerebbe su Europa prima del 2031 o 2032. Vale a dire che potrebbero passare 15 anni prima di poter sapere se qualcosa nuota sotto la crosta congelata di Europa. L’attesa verrà ripagata?  

 

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Struttura interna di Europa

 

La missione Europa Clipper  dovrebbe essere lanciata già nel 2022 per valutare l’abitabilità di Europa e preparare la strada per la successiva missione del lander. La prima cosa che ho imparato di questa missione è che il suo nome non è solo un omaggio romantico alle navi del passato, ma un’appropriata descrizione del modo in cui funziona la missione stessa.  

L’ambiente radioattivo intorno a Giove è molto ostile per un veicolo spaziale, a causa del grande campo magnetico del pianeta che intrappola le particelle cariche del vento solare. Anziché entrare in orbita intorno a Europa, che si muove nel cuore di questo campo di radiazioni, Clipper volerà intorno a Giove in grandi orbite ellittiche, percorrendo una traiettoria situata in gran parte all’ esterno della zona pericolosa.

Nel corso di due o tre anni Clipper si tufferà nella zona pericolosa per  45 volte, sfrecciando vicino a Europa per raccogliere dati e poi tagliare la corda in fretta– dice Dipak Srinivasan, capo delle telecomunicazioni in radio frequenza di Clipper presso il Laboratorio di Fisica Applicata dell’Università Johns Hopkins.

La sonda si comporterà come una nave del passato, in veloce navigazione fra un porto commerciale e l’altro. Dopo ogni  flyby con Europa, Clipper passerà circa tre settimane in una zona sicura, per trasmettere segnali alla Terra. Srinivasan spiega che questi segnali assolveranno a un duplice scopo: oltre a veicolare i dati scientifici appena raccolti, metteranno i controllori della missione in grado di misurare lo spostamento Doppler e individuare quindi con precisione la posizione della sonda. L’obiettivo della missione Clipper è quello di stabilire se Europa è abitabile.

Vogliamo capire la composizione interna ed esterna di Europa e vedere se coincide con ciò che noi riteniamo essere necessario per la vita – afferma Srinivasan – Sulla Terra dove c’è acqua c’è vita. La presenza di acqua liquida su Europa e il fatto che si trovi lì da miliardi di anni rendono quel satellite uno dei luoghi del Sistema Solare con le maggiori probabilità di ospitare la vita.

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Struttura della magnetosfera gioviana

Durante ogni flyby, Clipper sonderà Europa con una serie di strumenti scientifici. Questi includono un radar di penetrazione del ghiaccio, un magnetometro per misurare la salinità dell’oceano e una termocamera per cercare i punti caldi vicini alla superficie. Altri strumenti esamineranno i pennacchi di acqua salata che periodicamente vengono spruzzati nello spazio (geyser). Le fotocamere a bordo di Clipper scatteranno delle vedute della superficie con risoluzione fino a un metro per pixel; le nostre migliori immagini di Europa provengono finora dalla missione Galileo, con una risoluzione massima di 6 metri per pixel. La missione viene sviluppata congiuntamente dal Laboratorio di Fisica Applicata della JHU e dal Laboratorio di Propulsione a Getto della Nasa (JPL).

È ben organizzata –  afferma Srinivasan. – Ci sono persone eccezionali in entrambe le istituzioni, con una notevole esperienza in merito allo spazio profondo. Da un gruppo così vasto stanno uscendo soluzioni molto intelligenti su come far funzionare il tutto.

Il progetto base del lander proposto dalla NASA per Europa.

Nel giugno 2016 la Nasa ha creato un gruppo di definizione scientifica (SDT) per capire a quali domande potrebbe rispondere un lander  inviato sulla superficie di Europa. L’SDT è stato inoltre incaricato di definire alcuni dei requisiti tecnico-strumentali di alto livello del lander.

L’SDT ha prodotto una relazione di 264 pagine, con questa promettente citazione a pagina 6: 

Europa potrebbe detenere indizi per uno degli obiettivi a lungo termine della NASA: determinare se siamo soli o meno nell’universo. Il pricipale obiettivo scientifico della coppia di missioni qui presentato è la ricerca di prove dell’esistenza della vita su Europa.

Le implicazioni di tale obiettivo – fissato dai dirigenti della NASA – sono incredibili. Dopo le missioni Viking su Marte della metà degli anni ‘70, l’Agenzia non ha più cercato direttamente la vita su altri pianeti. I due lander Viking svolsero degli esperimenti biologici e tentarono di metabolizzare campioni di terreno. I risultati furono inconcludenti e nei decenni successivi si discusse molto su come andare avanti nella ricerca per l’identificazione di vita extraterrestre.

Decidere in che modo un lander debba cercare la vita su Europa era un po’ surreale –  afferma Sarah Hörst, planetologa e assistente presso l’Università Johns Hopkins, che ha fatto parte dell’SDT – Cos’è la vita? Potrebbe questa essere vita? Non è una conversazione che si fa tutti i giorni .

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Giove come potrebbe essere visto da Europa, sulla superficie ghiacciata si muovono piccole figure umanoidi….

 Nel gruppo sono stati inclusi ricercatori esperti nei laghi subglaciali antartici e negli estremofili, organismi che prosperano in alcuni degli ambienti più ostili  riscontrabili sulla Terra. Il lander raccoglierà su Europa cinque campioni da 7 cc, 10 centimetri sotto la superficie. I campioni verranno analizzati con una serie di strumenti, fra cui un gascromatografo e uno spettrometro di massa per rilevare la presenza di composti organici, un microscopio per cercare cellule microbiche e uno spettrometro a ultravioletti per caratterizzare eventuale materiale organico. 

Per arrivare a una conclusione sulla presenza della vita occorrerà probabilmente una combinazione di dati –  ha affermato Hörst – Per quanto ne so, al momento non abbiamo nemmeno una sola misurazione utile a stabilire se effettivamente c’è vita su Europa.

Dato che i campioni del lander saranno raccolti circa 10 cm sotto la superficie inondata da radiazioni di Europa, che probabilità ci sono di trovare qualcosa di vivo? Hörst ha detto che il lavoro di ricognizione svolto dalla sonda Clipper potrebbe scoprire sezioni di ghiaccio più recenti, che siano state bombardate da meno radiazioni. Inoltre, non tutte le aree del satellite sono irradiate allo stesso livello. Europa, come la Luna alla Terra, rivolge sempre la stessa faccia a Giove. E anche se il lander trovasse della vita “non più intatta”, come dice Hörst, potrebbero essere rimaste delle tracce chimiche di ciò che c’è stato: 

Anche dei campioni che sono stati sottoposti a intense radiazioni sulla Terra potrebbero contenere ancora tracce chimiche interpretabili come prova di esistenza di vita nel passato.

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Particolari della superficie di Europa

Quando e come?
I funzionari della NASA affermano che il lancio della missione Clipper è tuttora previsto per la metà del 2022.  Grazie alla potente spinta del nuovo lanciatore della NASA per carichi pesanti, lo Space Launch System, Clipper volgerebbe la prua direttamente verso Giove per giungervi nel 2025. Senza l’SLS,  il viaggio durerebbe cinque anni in più, perché occorrerebbe utilizzare l’effetto fionda gravitazionale di Venere e Terra al fine di mettersi sulla giusta traiettoria alla massima velocità.
Volare vicino a Venere significa volare vicino al Sole. Per volare vicino al Sole occorrono maggiori schermature. Maggiori schermature significano una sonda più pesante. Anche se il Congresso ha ordinato alla NASA di usare l’SLS sia per Clipper che per il lander, per adesso l’Agenzia manterrà la schermatura termica aggiuntiva nel progetto di Clipper, nel caso si verifichino degli intoppi nello sviluppo del nuovo razzo.

Senza l’SLS il lander, come progettato attualmente, potrebbe non essere in grado di volare affatto, secondo il rapporto SDT. La sonda infatti sarà pesante. In aggiunta al lander stesso ci saranno altri quattro componenti: uno stadio che si occuperà di trasportare il veicolo  fino a Europa e di inserirlo in orbita (carrier and relay),  uno stadio per uscirne (de-orbit)  e uno stadio di discesa (descend) e infine un satellite per le trasmissioni. Al momento non ci sono pubblicazioni che indichino il possibile peso dell’intero sistema, ma al momento esso richiederebbe, anche con la spinta aggiuntiva dell’SLS, un propulsore per lo spazio profondo e l’esecuzione di una manovra  di fionda gravitazionale con la Terra per raggiungere la giusta traiettoria verso Giove.  Il lander non verrebbe lanciato prima del 2024 o 2025, per arrivare nel sistema gioviano nel 2030. 
Una volta in orbita intorno a Giove, il lander percorrerà in 18 mesi una lenta spirale di avvicinamento a Europa, passando nel frattempo accanto a Callisto e Ganimede. Nei pressi di Europa il lander e il satellite orbitale di trasmissione si separeranno per permettere la trasmissione dei dati. Clipper, si spera ancora funzionante in una missione così lunga, verrebbe usato come trasmettitore di riserva. Il lander, quindi, non avrebbe la capacità di collegarsi con la Terra autonomamente.
Ricordate i sette minuti di terrore di Curiosity, durante i quali la sonda si immerse nell’ambiente marziano in un processo chiamato entrata-discesa-atterraggio (EDL in inglese)? Dato che Europa non ha un’atmosfera, la discesa inizia dall’orbita: uscita dall’orbita – discesa – atterraggio (con una nuova sigla: DDL,  cioè de-orbit – descent – landing). Innanzitutto lo stadio di de-orbit spingerà appunto fuori dall’orbita lo stadio di discesa e il lander. Avvicinandosi alla superficie e rallentando grazie ai retrorazzi, lo stadio di discesa eseguirà la stessa manovra che ha reso possibile depositare Curiosity su Marte, ovvero tramite una imbracatura rilasciata da una gru sostenuta dai retrorazzi stessi. Lo stadio di discesa poi si distaccherà per terminare il suo volo precipitando intenzionalmente lontano dal lander.
Una volta che il lander si troverà in sicurezza sulla superficie, gli scienziati dovranno lavorare rapidamente per raccogliere i dati. il veicolo sarà infatti alimentato solo da una batteria da 45 kwh, progettata per durare da 20 a 40 giorni. Perché non cercare un modo per restare più a lungo? Perché il propulsore (lo stadio carrier and relay)  che inserirà il lander nell’orbita intorno a Europa, stracarica di radiazioni, non resisterà più di 30 giorni prima di guastarsi.

 

 

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Dalla superficie ghiacciata di Europa ….

 

 

In attesa del semaforo verde
L’anno fiscale federale 2017 è iniziato il 1° ottobre 2016 ma al 21 febbraio 2017 il Congresso non aveva ancora approvato il bilancio. Per il momento, con la rimarchevole eccezione del Progetto Orion e dello Space Launch System, la NASA sta lavorando con i finanziamenti del 2016, quando il Congresso accantonò 175 milioni di dollari per la missione Clipper. Nelle spese proposte per il 2017, la Casa Bianca ha accantonato 260 milioni di dollari da usare sia per Clipper che il lander, mentre il Senato non ha nemmeno menzionato le missioni. Secondo alcuni il personale della NASA stima un costo di 2 miliardi di dollari per il solo Clipper, il che non include il costo dello Space Launch System, che potrebbe variare fra i 500 milioni e il miliardo di dollari.
Ciò significa che, nonostante i progressi, ci sono molti ostacoli da superare prima che l’Umanità abbiano la possibilità di cercare la vita su Europa. Ma le missioni della NASA hanno superato situazioni ben peggiori, basti pensare ai 16 anni di battaglia per mettere sulla rampa di lancio la missione New Horizons che ha raggiunto Plutone nel 2015. E in questo caso il risultato finale potrebbe essere la conferma dell’esistenza della vita al di fuori la Terra.

Immaginate se finisse proprio così – afferma Srinivasan – Sarebbe straordinario poter dire di aver vissuto all’epoca di una tale scoperta!

Traduzione di FAUSTO MESCOLINI

Editing e adattamento ROBERTO FLAIBANI

 

 

Titolo originale: NASA’s audacious Europa Missions are getting closer to reality di Jason Davis. Pubblicato il 21 febbraio 2017 da The Planetary Society.

 

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