Esistono le condizioni necessarie per l’emergere della vita nel sistema solare, al di fuori della Terra? Questo è uno dei misteri che cercherà di svelare la missione spaziale JUICE (per JUpiter ICy moons Explorer), il cui lancio è previsto per il 13 aprile 2023 da parte di Ariane 5, da Kourou.
Per lanciare questa missione su un pianeta distante più di 600 milioni di chilometri, l’agenzia spaziale europea, l’ESA, ha riunito non meno di tredici paesi europei, americani, giapponesi e israeliani. Altra sfida già vinta: mettere JUICE in rampa di lancio a soli undici anni dalla sua adozione, e con soli nove mesi di ritardo.
Indice
Il sistema gioviano, meta da sogno per esplorare le frontiere della scienza
Giove è il pianeta dei superlativi: è il pianeta più grande del sistema solare, e quello con più lune, per lo più scoperte negli ultimi due decenni. Infatti, nel 1610, Galileo scoprì per mezzo del suo telescopio astronomico le prime quattro lune di Giove (Io, Europa, Ganimede e Callisto) e all’inizio degli anni 2000, ne conoscevamo ancora solo 13.
JUICE è la prima missione di “classe L” del programma “Cosmic Vision” dell’ESA, che designa un budget di oltre un miliardo di euro. Questo programma risponde a quattro domande principali:
- Quali sono le condizioni per la formazione di un pianeta e l’emergere della vita?
- Come funziona il Sistema Solare?
- Quali sono le leggi fondamentali della fisica dell’universo?
- Come è apparso l’universo attuale e di cosa è fatto?
Se JUICE è stato scelto prima di altre missioni, è perché sappiamo già che permetterà di affrontare la prima e l’ultima di queste domande.
In effetti, il telescopio spaziale Hubble e le precedenti missioni spaziali nel sistema gioviano (sonde Voyager, Galileo, Juno hanno già scoperto attraverso l’osservazione diretta o il controllo incrociato una serie di indizi promettenti.
“Lune oceaniche” che contengono più acqua della Terra
La presenza di acqua nelle lune è una grande scoperta fatta con i dati di Galileo: questa sonda ha raggiunto Giove nel 1995 e ha evidenziato la presenza di giganteschi oceani liquidi sotto le croste ghiacciate delle sue tre lune ghiacciate Callisto, Europa e Ganimede. Si può parlare di “lune-oceaniche”!
Nel 2014, il telescopio spaziale Hubble ha scoperto i geyser su Europa. Ai piedi di questi geyser ci sarebbero dei sali, in particolare dei carbonati. Sorprendentemente, questi geyser potevano essere identificati retrospettivamente nei dati di Galileo: all’epoca erano stati scambiati per anomalie.
Pertanto, su queste lune, potrebbero essere soddisfatte le quattro condizioni per l’abitabilità (cioè la capacità di ospitare e sviluppare la vita):
- I famosi CHNOPS, simboli dei principali elementi chimici che compongono gli esseri viventi.
- Acqua liquida che funge da solvente.
- Energia per consentire lo sviluppo della vita.
- Un ambiente stabile (orbite, rotazione, temperature medie, ecc.)
Le lune galileiane hanno l’energia gravitazionale di Giove che ha congelato le loro orbite in risonanza attorno ad essa, creando significativi effetti di marea e rendendo possibile il soddisfacimento delle condizioni 3 e 4 di cui sopra.
Perché Ganimede è l’obiettivo principale della missione JUICE
La missione spaziale Galileo ha anche mostrato che Ganimede, oltre a un campo magnetico indotto che suggerisce un gigantesco oceano liquido salato, ha una propria magnetosfera all’interno della gigantesca magnetosfera di Giove. Il campo magnetico di Ganimede devia il flusso dei raggi cosmici e delle particelle radiative dalle cinture di radiazioni di Giove e protegge la sua superficie dalle particelle radiative proprio come il campo magnetico terrestre protegge la superficie terrestre e la vita.
Ganimede è quindi unico. Poiché è la luna più grande del sistema solare, è una luna oceanica e ha una propria magnetosfera, sarà studiata molto più a fondo da JUICE rispetto a Callisto ed Europa.
SUCCO, sonda estrema
JUICE non andrà in linea retta verso il sistema gioviano. Per compiere questo lungo viaggio di quasi 8 anni, ci vorranno quattro successive “assistenze gravitazionali”. Queste assistenze, simili all’impulso dato a un sasso da una fionda, accelereranno la sonda e salveranno i suoi propellenti.
Per la prima volta, una di queste assistenze gravitazionali mobiliterà la coppia Terra-Luna anziché un singolo corpo. In particolare, un sorvolo della Luna servirà ad aumentare l’efficacia dell’assistenza gravitazionale con la Terra che avverrà subito dopo.
Inoltre, JUICE si evolverà nell’ambiente radiativo più intenso del sistema solare. È stato quindi necessario riparare i moduli elettronici in cavità schermate di piombo e utilizzare componenti temprati, che li rendessero resistenti ai danni che avrebbero potuto essere causati da questo stesso ambiente.
JUICE dovrà anche fare i conti con temperature estreme, che vanno da +250°C durante il sorvolo di Venere, a -230°C nel sistema gioviano. È stato studiato e testato un isolante termico multistrato a base di lega di alluminio al silicio per mantenere stabile la temperatura interna. Questa protezione è grigia, e ha fatto guadagnare alla sonda il soprannome di “bellezza d’argento“.
Un problema energetico
Attorno a Giove, cinque volte più lontano dal Sole rispetto alla Terra, il satellite riceverà 25 volte meno energia solare di quanta ne riceverebbe intorno alla Terra. Space Europe non trasporta batterie radioattive perché non è in grado di produrle industrialmente, a differenza di USA, Russia e Cina.
Per consentire alle apparecchiature e agli strumenti di funzionare con 1000 W (la potenza di un piccolo asciugacapelli), sono stati testati enormi pannelli solari da 85 m2 per resistere alle radiazioni e alle grandi differenze di temperatura.
La sonda JUICE, prodotta da 80 aziende europee sotto la direzione di ADS Toulouse, ha un’apertura alare di 28 metri (la lunghezza di un campo da basket), ha un’antenna di comunicazione di due metri e cinquanta (perché Giove è a una distanza enorme dalla Terra, più di 600 milioni di chilometri), pesa quasi 6 tonnellate al decollo – la maggior parte di questa massa è composta da propellenti che verranno consumati per effettuare le manovre della sonda) e trasporta dieci strumenti (meno di 280 chilogrammi).
Dieci strumenti scientifici a bordo
Tra questi dieci strumenti, MAJIS (Mons and Jupiter Imaging Spectrometer) è lo spettrometro-imager infrarosso della missione, sotto la responsabilità scientifica francese, sotto la supervisione dell’Institut d’astrophysique spaziali, con un contributo importante dall’Italia.
È l’unico strumento della sonda in grado di determinare le composizioni fisico-chimiche della superficie delle lune sorvolate e quindi trovare questi famosi CHNOPS che potrebbero fornire indizi sull’abitabilità.
MAJIS mira anche a caratterizzare la banchisa e l’acqua liquida al fine di specificare l’eterogeneità del ghiaccio e la natura degli scambi superficie-ghiaccio-oceano, comprendere la formazione delle strutture geologiche al fine di identificare i siti di approdo del futuro in missioni di esplorazione in situ, valutando la struttura e la dinamica dell’atmosfera di Giove.
Con una precisione 10.000 volte maggiore dell’equivalente strumento su Galileo, MAJIS ha anche un’interessante risoluzione spaziale – tra i 100 metri e qualche chilometro a seconda dell’altitudine della sonda.
Infine, va notato che i piani precisi di JUICE potrebbero essere rivisti in base agli ultimi risultati della missione Juno della NASA. Attualmente è ancora in orbita attorno a Giove e sorvola i suoi poli dal 2016. La missione nominale di Giunone è stata estesa per sorvolare ciascuna delle lune galileiane di Giove, a partire da Ganimede nel giugno 2021 e l’Europa all’inizio dell’anno 2023. Queste osservazioni e l’analisi dei loro dati consentirà agli scienziati di JUICE di indirizzare meglio le osservazioni che faranno – 12 anni dopo Giunone e trent’anni dopo Galileo.
Non vedo l’ora che JUICE ci porti la sua raccolta di dati. Ci vediamo nel… 2032!
Autore
Carole Larigauderie, Centro nazionale per gli studi spaziali (CNES)