Introduction
Decades ago, science fiction offered a hypothetical scenario: Mi lenne, ha a Jupiter Europa nevű holdjának jeges felszíne alatt egy óceánban idegen élet tenyészne? Ez az elképzelés kihúzta az Európát a homályból a reflektorfénybe, ahol azóta is megmaradt, felszítva a tudományos közösségen belüli és kívüli emberek képzeletét, akik arról fantáziálnak, hogy az emberek felfedezik a Földön túli életet. Ennek a fantáziának azonban lehet, hogy van valóságalapja.
A földi távcsövekből a tudósok tudták, hogy az Europa felszíne nagyrészt vízjégből áll, és a tudósok erős bizonyítékot találtak arra, hogy a jégkéreg alatt folyékony vízből álló óceán vagy slusszos jég található. 1979-ben a két Voyager űrszonda áthaladt a Jupiter-rendszeren, és ez adta az első utalásokat arra, hogy az Europa folyékony vizet tartalmazhat. Ezután a földi földi teleszkópok, valamint a Galileo űrszonda és az űrteleszkópok növelték a tudósok bizalmát az Europan óceánjának létezése iránt.
A tudósok szerint az Europa jéghéja 10-15 mérföld (15-25 kilométer) vastag, és egy 40-100 mérföld (60-150 kilométer) mély óceánon úszik. Tehát bár az Europa átmérője csak egynegyede a Földének, óceánja kétszer annyi vizet tartalmazhat, mint a Föld összes óceánja együttvéve. Az Europa hatalmas és kifürkészhetetlenül mély óceánját széles körben a Földön kívüli élet keresésének legígéretesebb helyének tartják. Egy elhaladó űrszonda akár a hold felszínén való leszállás nélkül is képes lehet mintát venni az Europa óceánjából, mivel lehetséges, hogy az Europa óceánja kiszivárog az űrbe.
Míg az 1990-es években, amikor a Galileo űrszonda a Jupiter-rendszerben járt, nem figyeltek meg vízcsóvákat, az olyan távcsövek, mint a Hubble űrteleszkóp újabb megfigyelései, valamint a Galileo űrszonda egyes adatainak újraelemzése azt sugallja, hogy lehetséges, hogy vékony vízcsóvák 160 kilométerre (100 mérföldre) az Europa felszíne fölött kilökődnek. 2019 novemberében egy nemzetközi kutatócsoport a NASA vezetésével bejelentette, hogy először észleltek közvetlenül vízgőzt az Europa felszíne felett. A csapat a hawaii Keck Obszervatóriumban található spektrográffal mérte a gőzt, amely a bolygólégkörök kémiai összetételét az általuk kibocsátott vagy elnyelt infravörös fényen keresztül méri.
Ha a füstfelhők valóban léteznek, és ha a forrásuk az Europa óceánjához kapcsolódik, akkor egy űrszonda átutazhatna a füstfelhőn, hogy pályáról mintát vegyen és elemezze azt, és lényegében a hold óceánját elemezné (a Cassini űrszonda ezt a mutatványt a Szaturnusz Enceladus nevű holdjánál hajtotta végre, amelyről ismert, hogy az űrbe permetező óceánja van). Még ha az Europa nem is lök ki szabad mintákat az űrbe, egy 2018-as tanulmány arra a következtetésre jutott, hogy az Europa óceánjából származó minták befagyhatnak a hold jégpáncéljának aljába, ahol a jég érintkezik az óceánnal. Ahogy a jégpáncél az árapályerők hatására eltorzul és meghajlik, a melegebb és kevésbé sűrű jég felemelkedne, és az óceáni mintákat a felszínre szállítaná, ahol egy űrszonda távolról, többek között infravörös és ultraibolya műszerek segítségével elemezhetné azokat. A tudósok ezután tanulmányozhatnák az anyag összetételét, hogy megállapítsák, az Europa óceánja alkalmas lehet-e az élet valamilyen formájának befogadására.
Az élet lehetősége
Az élet lehetősége
Az általunk ismert életnek, úgy tűnik, három fő feltétele van: folyékony víz, a megfelelő kémiai elemek és egy energiaforrás.
Asztrobiológusok – olyan tudósok, akik az élet eredetét, evolúcióját és jövőjét tanulmányozzák az univerzumban – úgy vélik, hogy az Európán bőséges víz és a megfelelő kémiai elemek vannak, de az energiaforrást az Európán eddig nehéz volt igazolni. A Földön földalatti vulkánok, mélytengeri nyílások és más szélsőséges környezetek közelében találtak már életformákat. Ezek az “extrémofil” életformák támpontokat adnak a tudósoknak arról, hogy az élet hogyan maradhat fenn az Europa jégpáncélja alatt.
Ha végül találunk valamilyen életformát az Európán (vagy a Marson vagy az Enceladuson), akkor az mikrobáknak tűnhet, vagy talán valami sokkal összetettebbnek. Ha bebizonyosodik, hogy az élet két helyen, ugyanazon csillag körül egymástól függetlenül alakult ki, akkor ésszerű lenne azt gyanítani, hogy az élet viszonylag könnyen keletkezik a világegyetemben, ha a szükséges összetevők megvannak, és hogy az élet az egész galaxisunkban és a világegyetemben megtalálható lehet. Ha életet találnának az Európán, hogyan változtatná meg ez a kozmoszról és az abban elfoglalt helyünkről alkotott képünket?
Méret és távolság
Méret és távolság
Az Európa 1 940 mérföld (3100 kilométer) egyenlítői átmérőjével körülbelül 90 százalékban akkora, mint a Föld holdja. Ha tehát a mi Holdunkat az Európával helyettesítenénk, akkor nagyjából ugyanolyan méretűnek tűnne az égbolton, mint a mi Holdunk, de fényesebbnek – sokkal, de sokkal fényesebbnek. Az Europa felszíne vízjégből áll, ezért 5,5-szer annyi napfényt ver vissza, mint a mi Holdunk.
A Jupiter körül keringő Europa körülbelül 417 000 mérföld (671 000 kilométer) távolságra van a bolygótól, amely maga is nagyjából 500 millió mérföld (780 millió kilométer), azaz 5,2 csillagászati egység (AU) távolságban kering a Nap körül. Egy AU a Föld és a Nap távolsága. A Napból érkező fény körülbelül 45 perc alatt éri el az Európát. A távolság miatt a napfény a Jupiternél és az Európánál körülbelül 25-ször halványabb, mint a Földnél.
Pálya és forgás
Pálya és forgás
A Jupiter körül 3,5 naponta kering az Europa, és a gravitáció a Jupiterhez rögzíti, így a holdnak mindig ugyanaz a féltekéje néz a bolygó felé. A Jupiter körülbelül 4333 földi nap (vagy körülbelül 12 földi év) alatt kerüli meg a Napot (egy Jupiter-év). A Jupiter egyenlítője (és holdjainak keringési síkja) a Jupiter Nap körüli keringési pályájához képest mindössze 3 fokkal dől el (a Föld 23,5 fokkal dől el). Ez azt jelenti, hogy a Jupiter szinte függőlegesen forog, így a bolygónak, valamint az Európának és a Jupiter másik tucatnyi holdjának nincsenek olyan szélsőséges évszakai, mint más bolygóknak.
A Jupiter holdjai, az Io, az Europa és a Ganümédesz úgynevezett rezonanciában vannak – minden alkalommal, amikor a Ganümédesz egyszer kerüli meg a Jupitert, az Europa kétszer, az Io pedig négyszer kerüli meg. Idővel a legtöbb nagy műhold vagy bolygó pályája hajlamos kör alakúvá válni, de e három műhold esetében a rezonancia kényszerített excentricitást eredményez, mivel a műholdak pályájuk ugyanazon pontjain újra és újra egymáshoz igazodnak, és egy kis gravitációs rántást gyakorolnak egymásra, ami megakadályozza, hogy pályájuk kör alakúvá váljon.
Mivel az Europa pályája elliptikus (a kör alakúból kissé megnyúlt), a Jupitertől való távolsága változik, és a hold közeli oldala erősebben érzi a Jupiter gravitációját, mint a távoli oldala. Ennek a különbségnek a nagysága az Europa keringése során változik, ami olyan árapályokat hoz létre, amelyek megnyújtják és ellazítják a hold felszínét.
Valószínűleg az árapályok okozta hajlítás hozza létre a hold felszínének töréseit. Ha az Europa óceánja létezik, az árapály-fűtés vulkanikus vagy hidrotermikus tevékenységhez is vezethet a tengerfenéken, ami tápanyagokat szolgáltat, amelyek alkalmassá tehetik az óceánt az élőlények számára.
Szerkezet
Szerkezet
Az Europa a mi bolygónkhoz hasonlóan vaskos maggal, sziklás köpennyel és sós vízből álló óceánnal rendelkezik. A Földtől eltérően azonban az Europa óceánja egy valószínűleg 10-15 mérföld (15-25 kilométer) vastagságú jégpáncél alatt húzódik, amelynek becsült mélysége 40-100 mérföld (60-150 kilométer). Bár a belső óceán létezésére erős bizonyíték van, annak jelenléte egy jövőbeli küldetés megerősítésére vár.
Kialakulás
Kialakulás
A Jupiter nagy galileai műholdjai (Io, Európa, Ganümédész és Kallisto) valószínűleg a Napot körülvevő kezdeti gáz- és porfelhőből a Naprendszer történetének korai szakaszában a Jupiter összesűrűsödése után visszamaradt anyagból alakultak ki. Ez a négy hold valószínűleg nagyjából ugyanolyan idős, mint a Naprendszer többi része – körülbelül 4,5 milliárd éves.
Valójában a Galilei-szatellitek néha “mini naprendszernek” nevezik őket, mivel a Jupiter maradványaiból alakultak ki, hasonlóan ahhoz, ahogy a Föld és a többi bolygó a Napunk kialakulása során visszamaradt gázból és porból keletkezett. A hasonlóságok itt még nem érnek véget. A belső Naprendszer minden bolygója kevésbé sűrű, mint belső szomszédja – a Mars kevésbé sűrű, mint a Föld, amely kevésbé sűrű, mint a Vénusz, amely kevésbé sűrű, mint a Merkúr. A Galilei-holdak ugyanezt az elvet követik: minél távolabb vannak a Jupitertől, annál kevésbé sűrűek. A nagyobb távolságokban tapasztalható kisebb sűrűség valószínűleg a hőmérsékletnek köszönhető: a sűrűbb, kőzet- és fémtartalmú anyag először a Jupiterhez vagy a Naphoz közel kondenzálódik ki, míg a könnyebb, jeges anyag csak nagyobb távolságokban kondenzálódik ki, ahol hidegebb van.
A Jupitertől való távolság azt is meghatározza, hogy a Galilei-szatellitek mekkora árapály-melegedésnek vannak kitéve – a Jupiterhez legközelebbi Io annyira felmelegszik, hogy ez a Naprendszer vulkanikusan legaktívabb égitestje, és valószínűleg már régen elűzte magából az összes vizet, ami a kialakulásakor volt. Az Europa jég- és vízréteggel borított sziklás és fémes belseje van, míg a Ganymedes és a Callisto valójában nagyobb arányban tartalmaz vízjeget, és így kisebb a sűrűsége.
Felszín
Felszín
A Europa vízjeges felszínét hosszú, lineáris törések szelik át. A megfigyelhető kráterek kis száma alapján úgy tűnik, hogy e hold felszíne legfeljebb 40-90 millió éves lehet, ami geológiai szempontból fiatalosnak számít (a Jupiter másik holdjának, a Callistónak a felszínét néhány milliárd évesre becsülik). Az Europa számos repedése mentén és a felszínén foltos mintázatban vörösesbarna anyag található, amelynek összetételét nem ismerjük biztosan, de valószínűleg sókat és kénvegyületeket tartalmaz, amelyek a vízjéggel keveredtek és a sugárzás hatására módosultak. Ez a felszíni összetétel utalhat arra, hogy a hold lakható világ lehet-e.
A NASA Galileo űrszondája 1995 és 2003 között vizsgálta a Jupiter-rendszert, és többször is elrepült az Europa mellett. A Galileo különös gödröket és kupolákat fedezett fel, amelyek arra utalnak, hogy az Europa jégrétege lassan kavarog, vagy konvekcióban van (a hidegebb, sűrűbb jég lesüllyed, míg a melegebb, kevésbé sűrű jég felemelkedik) az alulról érkező hő hatására. A hosszú, lineáris törések gyakran csak 1-2 kilométer szélesek, de akár több ezer kilométer hosszan is húzódhatnak az Europa felszínén. E törések némelyike több száz méter magas gerincekké alakult, míg mások úgy tűnik, hogy több párhuzamos törésből álló széles sávokba húzódtak szét. A Galileo “káoszterepnek” nevezett régiókat is talált, ahol a töredezett, tömbszerű tájakat titokzatos, vöröses színű anyag borítja. A Galileo adatait tanulmányozó tudósok 2011-ben azt javasolták, hogy a káoszterepek olyan helyek lehetnek, ahol a felszín a jégbe ágyazott, lencse alakú tavak felett omlott össze.
Légkör
Légkör
Az Európának csak gyenge oxigénlégköre van, de 2013-ban a NASA bejelentette, hogy a Hubble űrteleszkópot használó kutatók bizonyítékot találtak arra, hogy az Europa aktívan vizet engedhet ki az űrbe. Ez azt jelentené, hogy a hold napjainkban is geológiailag aktív. Ha a további megfigyelések megerősítik, a vízfúvókákat a jövőbeni űrszondák tanulmányozhatnák, hasonlóan ahhoz, ahogyan a Cassini a Szaturnusz Enceladus nevű holdjának vízfúvókáját vizsgálta.
Magnetoszféra
Magnetoszféra
A Galileo küldetés egyik legfontosabb mérése megmutatta, hogy a Jupiter mágneses mezeje hogyan szakadt meg az Europa körüli térben. A mérés erősen arra utalt, hogy az Europa belsejében egy különleges típusú mágneses mezőt hoz létre (indukál) valamilyen elektromosan vezető folyadék mélyrétege a felszín alatt. Az Europa jeges összetétele alapján a tudósok úgy gondolják, hogy a legvalószínűbb anyag, amely ezt a mágneses jelet létrehozza, egy globális sós vízből álló óceán, és ez a mágneses mező eredmény még mindig a legjobb bizonyítékunk arra, hogy az Európán létezik egy óceán.