Introduction
Kymmeniä vuosia sitten tieteiskirjallisuus tarjosi hypoteettisen skenaarion: Mitä jos avaruusolentojen elämä kukoistaisi valtameressä Jupiterin Europa-kuun jäisen pinnan alla? Tämä ajatus nosti Europa-kuutiomme tuntemattomuudesta parrasvaloihin, missä se on pysynytkin, kiihdyttäen sekä tiedeyhteisön sisällä että sen ulkopuolella olevien ihmisten mielikuvitusta, jotka fantasioivat siitä, että ihmiset löytäisivät elämää Maan ulkopuolelta. Tuo kuvitelma saattaa kuitenkin perustua todellisuuteen.
Tutkijat tiesivät maanpäällisistä teleskoopeista, että Europan pinta on suurimmaksi osaksi vesijäätä, ja tutkijat ovat löytäneet vahvoja todisteita siitä, että jääkuoren alla on nestemäisen veden valtameri tai liukastunut jää. Vuonna 1979 kaksi Voyager-avaruusalusta kulki Jovian järjestelmän läpi ja antoi ensimmäiset vihjeet siitä, että Europa saattaa sisältää nestemäistä vettä. Sen jälkeen maanpäälliset teleskoopit Maassa sekä Galileo-avaruusalus ja avaruusteleskoopit ovat lisänneet tutkijoiden uskoa Europan valtameren olemassaoloon.
Tutkijat uskovat, että Europan jääkuori on 15-25 kilometrin (10-15 mailin) paksuinen, ja se kelluu valtameren päällä, joka on 60-150 kilometrin (40-100 mailin) syvyydessä. Vaikka Europa on siis vain neljänneksen Maan halkaisijasta, sen valtameri saattaa sisältää kaksi kertaa enemmän vettä kuin kaikki Maan valtameret yhteensä. Europan valtavaa ja käsittämättömän syvää valtamerta pidetään yleisesti lupaavimpana paikkana etsiä elämää Maan ulkopuolelta. Ohikulkeva avaruusalus voi jopa ottaa näytteitä Europan valtamerestä laskeutumatta kuun pinnalle, koska on mahdollista, että Europan valtameri vuotaa avaruuteen.
Vaikka Galileo-avaruusaluksen ollessa Jupiter-järjestelmässä 1990-luvulla ei havaittu vesipilviä, uudemmat havainnot teleskoopeista, kuten Hubble-avaruusteleskoopista, sekä joidenkin Galileo-avaruusalukselta saatujen tietojen uudelleenanalyysi ovat viitanneet siihen, että on mahdollista, että ohuita vesipilviä purkautuu 160 kilometrin (160 mailin) päähän Europan pinnasta. Marraskuussa 2019 NASAn johtama kansainvälinen tutkijaryhmä ilmoitti havainneensa ensimmäistä kertaa suoraan vesihöyryä Europan pinnan yläpuolella. Ryhmä mittasi höyryn käyttämällä Havaijilla sijaitsevan Keck-observatorion spektrografia, joka mittaa planeettojen ilmakehien kemiallista koostumusta niiden lähettämän tai absorboiman infrapunavalon avulla.
Jos huuruja on olemassa ja jos niiden lähde liittyy Europan valtamereen, avaruusalus voisi matkustaa huurun läpi ottaakseen näytteitä ja analysoidakseen niitä kiertoradalta käsin, ja se analysoisi periaatteessa kuun valtameren (Cassini-avaruusalus suoritti tämän tempun Saturnuksen kuun Enceladuksen kohdalla, jolla tiedetään olevan valtameri, joka suihkuttaa avaruuteen). Vaikka Europa ei heittäisikään ilmaisia näytteitä avaruuteen, eräässä vuonna 2018 tehdyssä tutkimuksessa todettiin, että näytteitä Europan valtamerestä voisi jäätyä kuun jääkuoren pohjaan, jossa jää koskettaa valtamerta. Kun jääkuori vääntyy ja taipuu vuorovesivoimien vaikutuksesta, lämpimämpi ja vähemmän tiivis jää nousisi ylös ja veisi valtamerinäytteet pinnalle, jossa avaruusalus voisi analysoida ne etänä muun muassa infrapuna- ja ultravioletti-instrumenttien avulla. Tutkijat voisivat sitten tutkia materiaalin koostumusta selvittääkseen, voisiko Europan valtameri olla vieraanvarainen jonkinlaiselle elämälle.
Potentiaalinen elämä
Potentiaalinen elämä
Elämällä, sellaisena kuin me sen tunnemme, näyttäisi olevan kolme pääasiallista vaatimusta: nestemäistä vettä, sopivia kemiallisia alkuaineita ja energianlähde.
Astrobiologit – tiedemiehet, jotka tutkivat elämän alkuperää, evoluutiota ja tulevaisuutta maailmankaikkeudessa – uskovat, että Europalla on runsaasti vettä ja sopivia kemiallisia alkuaineita, mutta energianlähdettä Europalla on ollut vaikea vahvistaa. Maassa on löydetty elämänmuotoja, jotka viihtyvät lähellä maanalaisia tulivuoria, syvänmeren aukkoja ja muita äärimmäisiä ympäristöjä. Nämä ”extremofiiliset” elämänmuodot antavat tutkijoille vihjeitä siitä, miten elämä voisi selviytyä Europan jääkuoren alla.
Jos lopulta löydämme jonkinlaista elämää Europalta (tai Marsista tai Enceladukselta), se voi näyttää mikrobeilta tai ehkä joltain monimutkaisemmalta. Jos voidaan osoittaa, että elämä on muodostunut itsenäisesti kahdessa paikassa saman tähden ympärillä, olisi silloin järkevää epäillä, että elämä syntyy maailmankaikkeudessa melko helposti, kunhan tarvittavat ainekset ovat olemassa, ja että elämää saattaa löytyä kaikkialta galaksistamme ja maailmankaikkeudesta. Jos Europalta löytyisi elämää, miten se muuttaisi näkemystäsi kosmoksesta ja paikastamme siinä?
Koko ja etäisyys
Koko ja etäisyys
Koko ja etäisyys
Europan halkaisija päiväntasaajan suuntaisesti on 3940 mailia (3100 kilometriä), ja se on noin 90 prosenttia Maan kuun koosta. Jos siis korvaisimme Kuumme Europalla, se näkyisi taivaalla suunnilleen saman kokoisena kuin Kuumme, mutta kirkkaampana – paljon, paljon kirkkaampana. Europan pinta on tehty vesijäästä, joten se heijastaa auringonvaloa 5,5 kertaa enemmän kuin Kuumme.
Europa kiertää Jupiteria noin 671 000 kilometrin (417 000 mailin) päässä planeetasta, joka puolestaan kiertää Aurinkoa noin 780 miljoonan kilometrin (500 miljoonan mailin) etäisyydellä eli 5,2 astronomisen yksikön (AU) päässä. Yksi AU on Maan ja Auringon välinen etäisyys. Auringosta tuleva valo saavuttaa Europan noin 45 minuutissa. Etäisyyden vuoksi auringonvalo on Jupiterilla ja Europalla noin 25 kertaa himmeämpää kuin Maassa.
Kiertorata ja kierto
Kiertorata ja kierto
Europa kiertää Jupiteria 3,5 vuorokauden välein, ja painovoima lukitsee sen Jupiteriin, joten kuun sama pallonpuolisko on aina planeettaa kohti. Jupiterilla kestää noin 4 333 Maan päivää (eli noin 12 Maan vuotta) kiertää Aurinkoa (Jupiterin vuosi). Jupiterin päiväntasaaja (ja sen kuiden kiertoratataso) on kallistunut Jupiterin Auringon kiertorataan nähden vain 3 astetta (maapallo on kallistunut 23,5 astetta). Tämä tarkoittaa, että Jupiter pyörii lähes pystysuorassa, joten planeetalla sekä Europalla ja Jupiterin muilla kymmenillä kuilla ei ole yhtä äärimmäisiä vuodenaikoja kuin muilla planeetoilla.
Jupiterin kuut Io, Europa ja Ganymedos ovat niin sanotussa resonanssissa – joka kerta Ganymedos kiertää Jupiterin kerran, Europa kahdesti ja Io neljä kertaa. Ajan myötä useimpien suurten satelliittien tai planeettojen kiertoradat muuttuvat yleensä ympyränmuotoisiksi, mutta näiden kolmen satelliitin tapauksessa resonanssi aiheuttaa pakotetun eksentrisyyden, koska satelliitit asettuvat toistensa kanssa samoihin kohtiin kiertoradallaan kerta toisensa jälkeen, jolloin ne antavat toisilleen pienen gravitaatiovetovoiman, joka estää niiden kiertoratoja muuttumasta pyöreiksi.
Koska Europan rata on elliptinen (ympyränmuotoisesta hieman venytetty), sen etäisyys Jupiterista vaihtelee, ja kuun lähipuoli tuntee Jupiterin painovoiman voimakkaammin kuin sen kaukopuoli. Tämän eron suuruus muuttuu Europan kiertoradan myötä, mikä aiheuttaa vuorovesiä, jotka venyttävät ja rentouttavat kuun pintaa.
Vuoroveden vaikutuksesta tapahtuva taipuminen aiheuttaa todennäköisesti kuun pinnan murtumia. Jos Europalla on valtameri, vuorovesien aiheuttama lämpeneminen voisi johtaa myös vulkaaniseen tai hydrotermiseen toimintaan merenpohjassa, mikä toimittaisi ravinteita, jotka tekisivät valtamerestä eläville olennoille sopivan.
Rakenne
Rakenne
Planeetamme tavoin Europalla uskotaan olevan rautainen ydin, kivinen vaippa ja suolaisen veden valtameri. Toisin kuin Maassa, Europan valtameri on kuitenkin jääkuoren alla, jonka paksuus lienee 15-25 kilometriä (10-15 mailia) ja syvyys arviolta 60-150 kilometriä (40-100 mailia). Vaikka todisteet sisäisestä valtamerestä ovat vahvat, sen olemassaolo odottaa vahvistusta tulevalla avaruuslennolla.
muodostuminen
muodostuminen
Jupiterin suuret galilealaiset satelliitit (Io, Europa, Ganymede ja Callisto) muodostuivat luultavasti jäljelle jääneestä aineksesta sen jälkeen, kun Jupiter tiivistyi Aurinkoa ympäröivästä alkuperäisestä kaasu- ja pölypilvestä Aurinkokunnan historian alkuvaiheessa. Nämä neljä kuuta ovat todennäköisesti suunnilleen samanikäisiä kuin muu aurinkokunta – noin 4,5 miljardia vuotta vanhoja.
Itse asiassa Galilein satelliitteja kutsutaan joskus ”miniaurinkokunnaksi”, koska ne muodostuivat Jupiterin jäänteistä samaan tapaan kuin Maa ja muut planeetat muodostuivat Auringon muodostumisen jäljiltä jääneestä kaasusta ja pölystä. Yhtäläisyydet eivät lopu tähän. Jokainen sisäisen aurinkokunnan planeetta on vähemmän tiheä kuin sisäinen naapurinsa – Mars on vähemmän tiheä kuin Maa, joka on vähemmän tiheä kuin Venus, joka on vähemmän tiheä kuin Merkurius. Galilein kuut noudattavat samaa periaatetta, sillä ne ovat sitä vähemmän tiheitä, mitä kauempana ne ovat Jupiterista. Tiheyden väheneminen suuremmilla etäisyyksillä johtuu todennäköisesti lämpötilasta: tiheämpi, kivinen ja metallinen aine tiivistyy ensin lähellä Jupiteria tai Aurinkoa, kun taas kevyempi jäinen aine tiivistyy vasta suuremmilla etäisyyksillä, joissa on kylmempää.
Etäisyys Jupiterista määrää myös sen, kuinka paljon Galilein satelliitit kokevat vuoroveden aiheuttamaa lämpenemistä – Io, joka on lähimpänä Jupiteria, lämpenee niin paljon, että se on aurinkokunnan vulkaanisesti aktiivisin kappale, ja se on todennäköisesti jo kauan sitten karkottanut pois kaiken veden, joka sillä oli muodostuessaan. Europalla on jää- ja vesikerros kivisen ja metallisen sisuksen päällä, kun taas Ganymedoksella ja Callistolla on itse asiassa suurempi osuus vesijäätä ja siten alhaisempi tiheys.
Pinta
Pinta
Europan vesijääpinta on pitkien, lineaaristen murtumien risteilemä. Havaittavien kraatterien vähäisen määrän perusteella tämän kuun pinta näyttää olevan enintään 40-90 miljoonaa vuotta vanha, mikä on geologisessa mielessä nuorekasta (toisen Jupiterin kuun, Calliston, pinnan arvioidaan olevan muutaman miljardin vuoden ikäinen). Europan lukuisissa halkeamissa ja sen pinnalla on punaruskeaa ainesta, jonka koostumusta ei tiedetä varmasti, mutta se sisältää todennäköisesti suoloja ja rikkiyhdisteitä, jotka ovat sekoittuneet vesijäähän ja muuttuneet säteilyn vaikutuksesta. Tämä pintakoostumus voi antaa viitteitä kuun mahdollisuuksista asumiskelpoisena maailmana.
NASA:n Galileo-avaruusalus tutki Jupiter-järjestelmää vuosina 1995-2003 ja teki lukuisia ohilentoja Europan ohi. Galileo paljasti outoja kuoppia ja kupoleita, jotka viittaavat siihen, että Europan jääkerros saattaa olla hitaasti kuohuva eli konvektiossa (viileämpi, tiheämpi jää vajoaa, kun taas lämpimämpi, vähemmän tiheä jää nousee) alhaalta tulevan lämmön vaikutuksesta. Pitkät, suoraviivaiset murtumat ovat usein vain 1-2 kilometriä leveitä, mutta ne voivat ulottua tuhansia kilometrejä pitkin Europan pintaa. Jotkin näistä murtumista ovat muodostaneet satojen metrien korkuisia harjanteita, kun taas toiset näyttävät vetäytyneen erilleen useiden rinnakkaisten murtumien muodostamiksi laajoiksi kaistoiksi. Galileo löysi myös ”kaaosmaastoksi” kutsuttuja alueita, joissa rikkinäiset, lohkottomat maisemat olivat mystisen punertavan materiaalin peitossa. Vuonna 2011 Galileon tietoja tutkineet tiedemiehet ehdottivat, että kaaosmaastot voisivat olla paikkoja, joissa pinta on romahtanut jään sisään upotettujen linssinmuotoisten järvien yläpuolella.
Atmosfääri
Atmosfääri
Europalla on vain ohut happi-ilmakehä, mutta vuonna 2013 NASA ilmoitti, että tutkijat, jotka käyttivät Hubble-avaruusteleskooppia, löysivät viitteitä siitä, että Europa saattaisi purkaa aktiivisesti vettä avaruuteen. Tämä tarkoittaisi, että kuu on geologisesti aktiivinen nykypäivänä. Jos jatkohavainnot vahvistavat sen, vesipilviä voitaisiin tutkia tulevilla avaruusaluksilla samaan tapaan kuin Cassini otti näytteitä Saturnuksen kuun Enceladuksen pilvistä.
Magnetosfääri
Magnetosfääri
Yksi Galileo-lentolennon tärkeimmistä mittaustuloksista osoitti, miten Jupiterin magneettikenttä häiriintyy Europaa ympäröivässä avaruudessa. Mittaukset viittasivat vahvasti siihen, että erityyppinen magneettikenttä syntyy (indusoituu) Europan sisällä syvällä pinnan alla olevasta jonkin sähköä johtavan nesteen kerroksesta. Europan jäisen koostumuksen perusteella tutkijat uskovat, että todennäköisin materiaali, joka luo tämän magneettisen merkin, on maailmanlaajuinen suolaisen veden valtameri, ja tämä magneettikenttätulos on edelleen paras todiste, joka meillä on valtameren olemassaolosta Europalla.