Aspetta, c’è un oceano laggiù?
Bene, lasciate che vi racconti una storia. Saturno possiede una piccola luna chiamata Enceladus — larga circa quanto lo stato dell’Arizona — e la sua superficie sembra una gigantesca pista di pattinaggio su ghiaccio. Ma ecco ciò che fa perdere il sonno agli scienziati: sotto tutta quella coltre di ghiaccio? Un oceano globale. E questo oceano proietta materia nello spazio.
Vicino al polo sud, la crosta di ghiaccio presenta delle fessure che agiscono come geyser, spruzzando vapore acqueo e particelle di ghiaccio nel vuoto. Queste particelle finiscono per formare l’anello E di Saturno. È onestamente una delle cose più surreali del nostro sistema solare: una luna che è sostanzialmente una sfera di neve, in eruzione perpetua.
Per anni, gli scienziati hanno studiato quelle minuscole particelle di ghiaccio per capire cosa contenga quell’oceano nascosto. Senza dover perforare 20-30 chilometri di ghiaccio. La sonda Cassini ha fatto generosamente il lavoro duro per noi tra il 2004 e il 2017, raccogliendo particelle con il suo Analizzatore di Polvere Cosmica.
Qualcosa non quadrava
Ecco dove le cose si sono complicate. Quando i ricercatori hanno analizzato 961 particelle di ghiaccio ricche di vari sali, si aspettavano di trovare composizioni chimiche più o simili. Dopotutto, queste particelle provenivano tutte dallo stesso oceano, no?
Sbagliato.
Alcune particelle erano cariche di cloruro di sodio (il comune sale da cucina). Altre presentavano alti livelli di carbonati, fosfati o cloruro di potassio. Di per sé, non è una sorpresa: gli oceani contengono diversi minerali. La parte davvero strana? Cloruro e carbonati quasi mai apparivano insieme nella stessa particella.
Se tutto fosse stato mescolato uniformemente prima del congelamento, ci si aspetterebbe di trovarli talvolta associati. Ma non era così. Qualcos’altro stava accadendo.
L’effetto “ghiacciolo”
Qui le cose diventano davvero interessanti (gioco di parole voluto).
Un gruppo di ricercatori, tra cui membri dell’Earth-Life Science Institute di Tokyo, ha deciso di ricreare in laboratorio le gocce dell’oceano di Enceladus. Hanno creato minuscole gocce — di circa 200 micrometri di diametro — contenenti i principali sali che si pensa siano presenti in quell’oceano. Poi le hanno congelate in diverse condizioni e hanno osservato cosa accadeva.
I risultati sono stati illuminanti.
Quando le gocce si congelavano lentamente (circa 10 gradi Kelvin al minuto o meno), i diversi sali si separavano effettivamente gli uni dagli altri durante il processo di congelamento. Formavano regioni distinte, un po’ come si possono osservare strati diversi in un cubetto di ghiaccio ottenuto dall’acqua di rubinetto e congelato lentamente.
Ma quando quelle stesse gocce si congelavano rapidamente? I sali rimanevano mescolati uniformemente.
«Ciò che ci ha sorpreso è che la diversità osservata da Cassini possa emergere da gocce provenienti essenzialmente dalla stessa acqua oceanica», ha spiegato il professor Yasuhito Sekine. La diversità che osserviamo in quelle minuscole particelle di ghiaccio non significa che l’oceano sia chimicamente caotico. Significa semplicemente che le gocce hanno un percorso più complesso di quanto chiunque avesse immaginato.
Un lungo, lento viaggio verso la superficie
Ecco cosa pensano i ricercatori che accada all’interno di Enceladus:
L’acqua oceanica non schizza direttamente verso l’alto e nello spazio. Invece, si formano goccioline che iniziano a muoversi lentamente attraverso il sistema di condotti ghiacciati, prendendosi il loro tempo. Mentre si spostano nelle sezioni più profonde, si congelano gradualmente — abbastanza lentamente da permettere a tutti quei diversi sali di separarsi in regioni distinte.
Più vicino alla superficie, le cose diventano più caotiche. Il gas accelera, stretti canali ghiacciati creano turbolenza e le gocce congelate si schiantano ad alta velocità contro le pareti. Questi impatti frantumano le gocce congelate più grandi in pezzi molto più piccoli.
E qui sta la chiave: ogni minuscolo frammento proviene da una sola regione della goccia originale. Un frammento potrebbe essere puro cloruro di sodio. Un altro potrebbe essere ricco di carbonati