Introduktion
For årtier siden var der et hypotetisk scenarie i science fiction: Hvad nu, hvis fremmed liv trivedes i et ocean under den iskolde overflade af Jupiters måne Europa? Forestillingen trak Europa ud af mørket og ind i rampelyset, hvor den er forblevet, idet den har sat gang i fantasien hos folk både inden for og uden for det videnskabelige samfund, der fantaserer om mennesker, der opdager liv uden for Jorden. Den fantasi kan imidlertid være baseret på virkeligheden.
Fra jordbaserede teleskoper vidste forskerne, at Europas overflade hovedsagelig består af vandis, og forskerne har fundet stærke beviser for, at der under isskorpen findes et hav af flydende vand eller slushy ice. I 1979 passerede de to Voyager-rumfartøjer gennem det joviske system og gav de første antydninger af, at Europa kunne indeholde flydende vand. Derefter har jordbaserede teleskoper på Jorden sammen med Galileo rumsonden og rumteleskoper øget forskernes tiltro til et Europansk hav.
Forskerne mener, at Europas isskal er 15 til 25 kilometer tyk og flyder på et hav, der er 60 til 150 kilometer dybt. Så selv om Europa kun er en fjerdedel af Jordens diameter, kan dens hav indeholde dobbelt så meget vand som alle Jordens oceaner tilsammen. Europas enorme og ufatteligt dybe hav anses generelt for at være det mest lovende sted at lede efter liv uden for Jorden. Et rumfartøj, der passerer forbi, vil måske endda kunne udtage prøver af Europas ocean uden at lande på månens overflade, fordi det er muligt, at Europas ocean lækker ud i rummet.
Selv om der ikke blev observeret nogen plamager, mens Galileo rumsonden var i Jupitersystemet i 1990’erne, har nyere observationer fra teleskoper som Hubble Space Telescope samt en reanalyse af nogle data fra Galileo rumsonden antydet, at det er muligt, at tynde plamager af vand bliver udslynget 160 kilometer over Europas overflade. I november 2019 meddelte et internationalt forskerhold under ledelse af NASA, at de for første gang direkte havde påvist vanddamp over Europas overflade. Holdet målte dampen ved hjælp af en spektrograf på Keck-observatoriet på Hawaii, der måler den kemiske sammensætning af planetariske atmosfærer gennem det infrarøde lys, de udsender eller absorberer.
Hvis dampen eksisterer, og hvis dens kilde er forbundet med Europas ocean, så kunne et rumfartøj rejse gennem dampen for at udtage prøver og analysere den fra kredsløb, og det ville i det væsentlige være at analysere månens ocean (Cassini-rumfartøjet udførte denne bedrift ved Saturns måne Enceladus, som er kendt for at have et ocean, der sprøjter ud i rummet). Selv om Europa ikke udstøder gratis prøver ud i rummet, konkluderede en undersøgelse fra 2018, at prøver af Europas ocean kunne blive frosset fast i bunden af månens isskal, hvor isen kommer i kontakt med oceanet. Når isskallen forvrides og bøjes af tidevandskræfter, vil varmere og mindre tæt is stige op og bære havprøverne op til overfladen, hvor et rumfartøj kan analysere dem på afstand, bl.a. ved hjælp af infrarøde og ultraviolette instrumenter. Forskere kunne derefter studere materialets sammensætning for at afgøre, om Europas ocean kan være egnet til en form for liv.
Potentiale for liv
Potentiale for liv
Liv, som vi kender det, synes at have tre hovedkrav: flydende vand, de relevante kemiske grundstoffer og en energikilde.
Astrobiologer – forskere, der studerer livets oprindelse, udvikling og fremtid i universet – mener, at Europa har rigeligt med vand og de rette kemiske grundstoffer, men en energikilde på Europa har været vanskelig at bekræfte. På Jorden har man fundet livsformer, der trives i nærheden af underjordiske vulkaner, dybhavsventiler og andre ekstreme miljøer. Disse “ekstremofile” livsformer giver forskerne et fingerpeg om, hvordan liv kan være i stand til at overleve under Europas isskal.
Hvis vi på et tidspunkt finder en form for liv på Europa (eller på Mars eller Enceladus for den sags skyld), kan det ligne mikrober eller måske noget mere komplekst. Hvis det kan påvises, at liv er dannet uafhængigt af hinanden to steder omkring den samme stjerne, vil det være rimeligt at formode, at liv ret let opstår i universet, når de nødvendige ingredienser er til stede, og at liv kan findes i hele vores galakse og i hele universet. Hvis der blev fundet liv på Europa, hvordan ville det så ændre dit syn på kosmos og vores plads i det?
Størrelse og afstand
Størrelse og afstand
Med en ækvatorialdiameter på 3.100 kilometer er Europa ca. 90 procent af Jordens månes størrelse. Så hvis vi erstattede vores måne med Europa, ville den fremstå nogenlunde lige så stor på himlen som vores måne, men lysere – meget, meget lysere. Europas overflade er lavet af vandis, og derfor reflekterer den 5,5 gange så meget sollys som vores måne.
Europa kredser om Jupiter i en afstand af ca. 671.000 kilometer fra planeten, som selv kredser om Solen i en afstand af ca. 780 millioner kilometer eller 5,2 astronomiske enheder (AU). En AU er afstanden fra Jorden til Solen. Lyset fra Solen er ca. 45 minutter om at nå Europa. På grund af afstanden er sollyset ca. 25 gange svagere ved Jupiter og Europa end ved Jorden.
Bane og rotation
Bane og rotation
Europa kredser om Jupiter hver 3,5 dag og er fastlåst af tyngdekraften til Jupiter, så den samme halvkugle af månen er altid vendt mod planeten. Jupiter bruger ca. 4.333 jorddage (eller ca. 12 jordår) på at kredse om Solen (et joviansk år). Jupiters ækvator (og månernes baneplan) er kun 3 grader skråt i forhold til Jupiters bane omkring Solen (Jorden er 23,5 grader skråt). Det betyder, at Jupiter drejer næsten oprejst, så planeten samt Europa og Jupiters andre snesevis af måner har ikke så ekstreme årstider som andre planeter har.
Jupiters måner Io, Europa og Ganymedes er i det, der kaldes en resonans – hver gang Ganymedes kredser om Jupiter én gang, Europa kredser to gange og Io fire gange. Med tiden har de fleste store satellitter eller planeter en tendens til at blive cirkulære baner, men i tilfældet med disse tre satellitter giver resonansen en tvungen excentricitet, da satellitterne stiller sig på linje med hinanden på de samme punkter i deres baner igen og igen og giver hinanden et lille gravitationelt træk, der forhindrer deres baner i at blive cirkulære.
Da Europas bane er elliptisk (lidt udstrakt fra at være cirkulær), varierer dens afstand til Jupiter, og månens nærside mærker Jupiters tyngdekraft stærkere end dens fjernside. Størrelsen af denne forskel ændrer sig, når Europa kredser om Jorden, hvilket skaber tidevand, der strækker og slapper af på Månens overflade.
Fleksioner fra tidevandet skaber sandsynligvis månens overfladebrud. Hvis der findes et hav på Europa, kan tidevandsopvarmningen også føre til vulkansk eller hydrotermisk aktivitet på havbunden, der tilfører næringsstoffer, som kan gøre havet egnet til levende væsener.
Struktur
Struktur
Lissom vores planet menes Europa at have en jernkerne, en stenet kappe og et hav af saltvand. I modsætning til Jorden ligger Europas hav imidlertid under en skal af is, der sandsynligvis er 15-25 km tyk og har en anslået dybde på 60-150 km. Selv om der er stærke beviser for et indre ocean, afventer en fremtidig mission en bekræftelse af dets tilstedeværelse.
Formation
Formation
Jupiters store galilæiske satellitter (Io, Europa, Ganymedes og Callisto) er sandsynligvis dannet af overskydende materiale, efter at Jupiter tidligt i solsystemets historie kondenserede fra den oprindelige sky af gas og støv, der omgav Solen. Disse fire måner er sandsynligvis omtrent lige så gamle som resten af solsystemet – ca. 4,5 milliarder år gamle.
Faktisk kaldes de galilæiske satellitter nogle gange for et “mini-solsystem”, da de er dannet af resterne fra Jupiter på samme måde som Jorden og andre planeter er dannet af gas og støv, der blev efterladt ved dannelsen af vores sol. Lighederne slutter ikke her. Hver planet i det indre solsystem er mindre tæt end deres indre nabo – Mars er mindre tæt end Jorden, som er mindre tæt end Venus, som er mindre tæt end Merkur. De galilæiske måner følger det samme princip og er mindre tætte, jo længere de er fra Jupiter. Den reducerede tæthed på større afstande skyldes sandsynligvis temperaturen: tættere, sten- og metalmateriale kondenserer først ud tæt på Jupiter eller Solen, mens lettere ismateriale kun kondenserer ud på større afstande, hvor det er koldere.
Afstanden fra Jupiter bestemmer også, hvor meget tidevandsopvarmning de galilæiske satellitter oplever – Io, der er tættest på Jupiter, bliver opvarmet så meget, at den er det mest vulkansk aktive legeme i solsystemet, og den har sandsynligvis for længe siden drevet alt det vand væk, den havde, da den blev dannet. Europa har et lag af is og vand oven på et sten- og metalinteriør, mens Ganymedes og Callisto faktisk har større andele af vandis og dermed lavere densitet.
Overflade
Overflade
Europas overflade af vand-is er gennemskåret af lange, lineære brudflader. Baseret på det lille antal observerbare kratere synes overfladen på denne måne ikke at være mere end 40 til 90 millioner år gammel, hvilket er ungdommeligt i geologisk henseende (overfladen på Callisto, en anden af Jupiters måner, anslås at være et par milliarder år gammel). Langs Europas mange sprækker og i pletvise mønstre på hele overfladen findes et rødbrunt materiale, hvis sammensætning ikke kendes med sikkerhed, men som sandsynligvis indeholder salte og svovlforbindelser, der er blevet blandet med vandis og ændret af stråling. Denne overfladesammensætning kan give et fingerpeg om månens potentiale som beboelig verden.
NASA’s Galileo rumsonde udforskede Jupitersystemet fra 1995 til 2003 og foretog adskillige overflyvninger af Europa. Galileo afslørede mærkelige gruber og kupler, der tyder på, at Europas islag langsomt kan være i bevægelse eller konvektion (køligere, tættere is synker ned, mens varmere, mindre tæt is stiger op) på grund af varme fra undergrunden. Lange, lineære brud er ofte kun 1-2 kilometer brede, men kan strække sig over tusindvis af kilometer på tværs af Europas overflade. Nogle af disse brud har bygget sig op til flere hundrede meter høje kamme, mens andre ser ud til at have trukket sig fra hinanden i brede bånd af flere parallelle brud. Galileo fandt også områder, der kaldes “kaos-terræn”, hvor brudte, blokagtige landskaber var dækket af mystisk rødligt materiale. I 2011 foreslog forskere, der studerede Galileos data, at kaosterræner kunne være steder, hvor overfladen kollapsede over linseformede søer indlejret i isen.
Atmosfære
Atmosfære
Europa har kun en tynd atmosfære af ilt, men i 2013 meddelte NASA, at forskere, der brugte Hubble-rumteleskopet, fandt beviser for, at Europa måske aktivt udleder vand ud i rummet. Det ville betyde, at månen er geologisk aktiv i nutiden. Hvis det bekræftes af opfølgende observationer, vil vandpugerne kunne undersøges af fremtidige rumfartøjer i lighed med den måde, hvorpå Cassini tog prøver af pugerne fra Saturns måne Enceladus.
Magnetosfære
Magnetosfære
En af de vigtigste målinger foretaget af Galileo-missionen viste, hvordan Jupiters magnetfelt var forstyrret i rummet omkring Europa. Målingen antydede kraftigt, at en særlig type magnetfelt bliver skabt (induceret) i Europa af et dybt lag af en eller anden elektrisk ledende væske under overfladen. På baggrund af Europas isagtige sammensætning mener forskerne, at det mest sandsynlige materiale til at skabe denne magnetiske signatur er et globalt ocean af saltvand, og dette magnetfeltresultat er stadig det bedste bevis, vi har for eksistensen af et ocean på Europa.