Introduktion
För flera decennier sedan erbjöd science fiction ett hypotetiskt scenario: Tänk om utomjordiskt liv frodas i ett hav under isytan på Jupiters måne Europa? Föreställningen drog Europa ut ur skymundan och in i rampljuset där den har stannat kvar och underblåst fantasin hos människor både inom och utanför vetenskapsvärlden som fantiserar om att människor kan upptäcka liv utanför jorden. Den fantasin kan dock vara grundad i verkligheten.
Från markbaserade teleskop visste forskarna att Europas yta till största delen består av vattenis, och forskarna har funnit starka bevis för att det under isskorpan finns ett hav av flytande vatten eller slamig is. År 1979 passerade de två Voyager-rymdfarkosterna genom det jovianska systemet och gav de första antydningarna om att Europa kan innehålla flytande vatten. Därefter har markbaserade teleskop på jorden, tillsammans med rymdsonden Galileo och rymdteleskop, ökat vetenskapsmännens tilltro till att det finns ett Europanhav.
Vetenskapsmännen tror att Europas isskala är 15-25 kilometer tjock och flyter på ett hav som är 60-150 kilometer djupt. Även om Europa bara har en fjärdedel av jordens diameter kan dess hav innehålla dubbelt så mycket vatten som alla jordens oceaner tillsammans. Europas enorma och ofattbart djupa hav anses allmänt vara den mest lovande platsen för att leta efter liv utanför jorden. En passerande rymdfarkost skulle till och med kunna ta prover från Europas hav utan att landa på månens yta, eftersom det är möjligt att Europas hav läcker ut i rymden.
Ingen plym observerades när rymdsonden Galileo befann sig i Jupitersystemet på 1990-talet, men nyare observationer från teleskop som Hubble Space Telescope, liksom en omanalys av vissa data från rymdsonden Galileo, har antytt att det är möjligt att tunna vattenplymer sprids 160 kilometer ovanför Europas yta. I november 2019 meddelade en internationell forskargrupp under ledning av NASA att de för första gången direkt hade upptäckt vattenånga ovanför Europas yta. Teamet mätte ångan med hjälp av en spektrograf vid Keck-observatoriet på Hawaii som mäter den kemiska sammansättningen av planeters atmosfärer genom det infraröda ljus som de avger eller absorberar.
Om dammvågorna verkligen existerar, och om deras källa är kopplad till Europas hav, så skulle en rymdsond kunna färdas genom vågorna för att ta prover och analysera dem från omloppsbana, och det skulle i princip vara att analysera månens hav (Cassini-rymdfarkosten utförde denna bedrift vid Saturnus måne Enceladus, som är känd för att ha ett hav som sprutar ut i rymden). Även om Europa inte sprutar ut gratis prover i rymden, konstaterades det i en studie från 2018 att prover av Europas hav skulle kunna frysa fast i basen av månens isskal, där isen kommer i kontakt med havet. När isskalet förvrängs och böjs av tidvattenkrafter skulle varmare och mindre tät is stiga upp och bära med sig havsproverna till ytan där en rymdfarkost skulle kunna analysera dem på distans, bland annat med hjälp av infraröda och ultravioletta instrument. Forskare skulle sedan kunna studera materialets sammansättning för att avgöra om Europas hav kan vara gästvänligt för någon form av liv.
Potential för liv
Potential för liv
Liv som vi känner till det verkar ha tre huvudkrav: flytande vatten, lämpliga kemiska grundämnen och en energikälla.
Astrobiologer – forskare som studerar livets ursprung, utveckling och framtid i universum – tror att Europa har rikligt med vatten och de rätta kemiska elementen, men en energikälla på Europa har varit svår att bekräfta. På jorden har man funnit livsformer som trivs nära underjordiska vulkaner, djuphavsventiler och andra extrema miljöer. Dessa ”extremofila” livsformer ger forskarna ledtrådar om hur livet kan överleva under Europas ishölje.
Om vi så småningom hittar någon form av liv på Europa (eller Mars eller Enceladus för den delen) kan det se ut som mikrober, eller kanske något mer komplext. Om det kan påvisas att liv har bildats oberoende av varandra på två platser runt samma stjärna skulle det då vara rimligt att misstänka att liv uppstår i universum ganska lätt när de nödvändiga ingredienserna finns, och att liv kan finnas i hela vår galax och i hela universum. Om liv hittades på Europa, hur skulle det kunna förändra din syn på kosmos och vår plats i det?
Storlek och avstånd
Storlek och avstånd
Med en ekvatorialdiameter på 3 100 kilometer är Europa ungefär 90 procent av storleken på jordens måne. Så om vi ersatte vår måne med Europa skulle den vara ungefär lika stor på himlen som vår måne, men ljusare – mycket, mycket ljusare. Europas yta består av vattenis och reflekterar därför 5,5 gånger mer solljus än vad vår måne gör.
Europa kretsar runt Jupiter på cirka 671 000 kilometer från planeten, som i sin tur kretsar runt solen på ett avstånd av cirka 780 miljoner kilometer eller 5,2 astronomiska enheter (AU). En AU är avståndet från jorden till solen. Det tar cirka 45 minuter för ljuset från solen att nå Europa. På grund av avståndet är solljuset ungefär 25 gånger svagare vid Jupiter och Europa än vid jorden.
Bana och rotation
Bana och rotation
Europa kretsar kring Jupiter var 3,5:e dag och är låst av gravitationen till Jupiter, så samma halvklot på månen är alltid vänd mot planeten. Jupiter tar cirka 4 333 jorddagar (eller cirka 12 jordår) på sig för att kretsa runt solen (ett jovianskt år). Jupiters ekvator (och månarnas banplan) lutar endast 3 grader i förhållande till Jupiters bana runt solen (jorden lutar 23,5 grader). Detta innebär att Jupiter snurrar nästan upprätt så att planeten, liksom Europa och Jupiters andra dussintals månar, inte har så extrema årstider som andra planeter har.
Jupiters månar Io, Europa och Ganymedes befinner sig i en så kallad resonans – varje gång Ganymedes kretsar runt Jupiter en gång, Europa två gånger och Io fyra gånger. Med tiden tenderar banorna för de flesta stora satelliter eller planeter att bli cirkulära, men i fallet med dessa tre satelliter ger resonansen upphov till en påtvingad excentricitet eftersom satelliterna ställer sig i linje med varandra på samma punkter i sina banor om och om igen, vilket ger varandra en liten gravitationell dragning som gör att deras banor inte blir cirkulära.
Europas bana är elliptisk (något utsträckt från cirkulär), dess avstånd från Jupiter varierar, och månens nära sida känner Jupiters gravitation starkare än dess bortre sida. Storleken på denna skillnad förändras när Europa kretsar runt, vilket skapar tidvatten som sträcker och slappnar av på månens yta.
Flexibilitet från tidvattnet skapar troligen månens ytfrakturer. Om Europas hav existerar kan tidvattenuppvärmningen också leda till vulkanisk eller hydrotermisk aktivitet på havsbotten, vilket tillför näringsämnen som skulle kunna göra havet lämpligt för levande varelser.
Struktur
Struktur
Likt vår planet tros Europa ha en järnkärna, en stenig mantel och ett hav av saltvatten. Till skillnad från jorden ligger Europas hav dock under ett ishölje som troligen är 15-25 kilometer tjockt och har ett beräknat djup på 60-150 kilometer. Även om bevisen för att det finns ett inre hav är starka, väntar dess närvaro på att bekräftas av ett framtida uppdrag.
Formation
Formation
Jupiters stora galileiska satelliter (Io, Europa, Ganymedes och Callisto) bildades troligen av överblivna material efter det att Jupiter kondenserades från det ursprungliga molnet av gas och stoft som omgav solen, tidigt i solsystemets historia. Dessa fyra månar är troligen ungefär lika gamla som resten av solsystemet – cirka 4,5 miljarder år.
I själva verket kallas de galileiska satelliterna ibland för ett ”minisolsystem” eftersom de bildades av resterna av Jupiter på samma sätt som jorden och de andra planeterna bildades av gas och stoft som blev kvar när vår sol bildades. Likheterna slutar inte där. Varje planet i det inre solsystemet är mindre tät än sin inre granne – Mars är mindre tät än jorden, som är mindre tät än Venus, som är mindre tät än Merkurius. De galileiska månarna följer samma princip och är mindre täta ju längre bort de befinner sig från Jupiter. Den minskade densiteten på större avstånd beror sannolikt på temperaturen: tätare, sten- och metallmaterial kondenserar ut först, nära Jupiter eller solen, medan lättare ismaterial kondenserar ut först på större avstånd där det är kallare.
Avståndet från Jupiter avgör också hur mycket tidvattenuppvärmning de galileiska satelliterna upplever – Io, som ligger närmast Jupiter, värms upp så mycket att den är den mest vulkaniskt aktiva kroppen i solsystemet, och den har troligen för länge sedan drivit bort allt vatten den hade när den bildades. Europa har ett lager av is och vatten ovanpå ett inre av sten och metall, medan Ganymedes och Callisto faktiskt har högre andelar vattenis och därmed lägre densitet.
Oberytan
Oberytan
Europas yta av vatten-is är genomkorsad av långa, linjära sprickor. Baserat på det lilla antalet observerbara kratrar verkar ytan på denna måne inte vara mer än 40 till 90 miljoner år gammal, vilket är ungdomligt i geologiska termer (ytan på Callisto, en annan av Jupiters månar, beräknas vara några miljarder år gammal). Längs Europas många sprickor och i fläckiga mönster över ytan finns ett rödbrunt material vars sammansättning inte är säkert känd, men som sannolikt innehåller salter och svavelföreningar som har blandats med vattenisen och modifierats av strålning. Denna sammansättning på ytan kan ge ledtrådar till månens potential som beboelig värld.
NASA:s rymdfarkost Galileo utforskade Jupitersystemet från 1995 till 2003 och gjorde flera överflygningar av Europa. Galileo avslöjade märkliga gropar och kupoler som tyder på att Europas isskikt långsamt kan vara i omrörning eller konvektion (svalare, tätare is sjunker, medan varmare, mindre tät is stiger upp) på grund av värme underifrån. Långa, linjära sprickor är ofta bara 1-2 kilometer breda men kan sträcka sig tusentals kilometer över Europas yta. Vissa av dessa sprickor har byggts upp till hundratals meter höga åsar, medan andra verkar ha dragits isär i breda band av flera parallella sprickor. Galileo hittade också områden som kallas ”kaosterräng”, där trasiga, blockiga landskap var täckta av ett mystiskt rödaktigt material. År 2011 föreslog forskare som studerade Galileos data att kaosterrängen kunde vara platser där ytan kollapsat ovanför linsformade sjöar inbäddade i isen.
Atmosfär
Atmosfär
Europa har bara en svag syreatmosfär, men 2013 meddelade Nasa att forskare som använde sig av rymdteleskopet Hubble hittade bevis för att Europa aktivt kan släppa ut vatten i rymden. Detta skulle innebära att månen är geologiskt aktiv i dagsläget. Om det bekräftas av uppföljande observationer skulle vattenplymerna kunna studeras av framtida rymdfarkoster i likhet med hur Cassini tog prover på plymen från Saturnus måne Enceladus.
Magnetosfär
Magnetosfär
En av de viktigaste mätningarna från Galileo-uppdraget visade hur Jupiters magnetfält stördes i rymden runt Europa. Mätningen antyder starkt att en speciell typ av magnetfält skapas (induceras) i Europa av ett djupt lager av någon elektriskt ledande vätska under ytan. Baserat på Europas isiga sammansättning anser forskarna att det mest sannolika materialet för att skapa denna magnetiska signatur är ett globalt hav av saltvatten, och detta magnetfältsresultat är fortfarande det bästa beviset vi har för att det finns ett hav på Europa.