לירח ליבת ברזל, מעטפת מסלע סיליקטי, שכבת מים נוזליים שעוביה בין 80–170 ק"מ ומעליה שכבת קרח. ישנן כמה השערות באשר לסיבה שהמים נותרו נוזליים: אנרגיית החום מתאוצת הגאות והשפל שגורמת לפעילות גאולוגית, התפרקות יסודות רדיואקטיביים בפנים הירח, או חום שנוצר בתקופה מוקדמת (אז, כנראה, היה הרבה יותר חם באירופה).
פני השטח.
פני השטח של אירופה מכוסים בקרח והם נקראים "שטחים כיאוטיים". אירופה הוא בין הגופים הפלנטריים מחזירי האור החזקים ביותר. הוא הגוף הפלנטרי החלק ביותר במערכת השמש: שום חלק מתוואי השטח שלו לא עובר את הגובה של 1 ק"מ, והדבר הבולט ביותר הם קווים כהים החוצים אותו מכל ולכל כיוון (כמו באוקיינוס הארקטי). המראה "הצעיר" והחלק של פני השטח הוא אחד מהסיבות להשערה שבאירופה יש אוקיינוס מים תת-קרקעי, העשוי לשמש מקום התפתחות לחיים מחוץ לכדור הארץ.
בספטמבר 2016 דיווחה נאס"א כי טלסקופ החלל האבל זיהה בירח אירופה סילוני מים אדירים, המגיעים לגובה של 200 ק"מ מעל פני השטח.
פני השטח מתחלקים לשניים:
הצבעים באזור הלא מישורי הם שילוב של קרח מופשר למחצה ויונים של גופרית: הקרח המופשר למחצה בא מתחת לקרח, עולה כלפי מעלה, ממלא סדקים וחודר לקרקע המכסה את פני השטח, ויוני הגופרית הם תוצר של הפעילות הגעשית של איו המוסע על ידי המגנטוספירה של צדק. בחצי הכדור הצפוני רואים כתמים אדמוניים ובורות שכל אחד מהם באורך 10 ק"מ, והם נקראים "נמשים". גודלן הזהה של תצורות אלה והמרווחים הזהים שביניהם, מעלים את האפשרות שקליפת הקרח של אירופה מתכווצת, וזה גורם לעליית קרח המים האדמומי המצוי מתחת לקליפת הקרח אל פני השטח, שעה שקרח קר יותר שוקע למטה.
מערכת הקווים.
מדענים סבורים כי מערכת הקווים הענפה המכסה חלקים נרחבים מפני השטח של אירופה הם חריצים במשטחי הקרח דרכם מפעפעים זרמים של קרח מופשר למחצה מעורב עם חומר סלעי, הקופאים על פני אירופה בשל הטמפרטורה הנמוכה על פני השטח. הרחבים שבסדקים הם ברוחב של כ30 ק"מ, והארוכים שבהם באורך אלפי קילומטרים. הם יכולים להיות ישרים ומתעקלים ובמקומות רבים חוצים זה את זה. סך הכול הקווים מכסים 5%-15% מפני שטחו של הירח. לרובם מבנה רצועתי פשוט ועומקם אינו גדול מ-100 מטר. כל התצורות הקוויות של הירח תואמות ללחץ של נדידת הקטבים.
ישנם כמה סוגי סדקים:
רצועות כהות דמויות יתד
סדקים מחוספסים וכהים המצויים באזור קו המשווה. כיוון סדיקתם דרום מזרח והם בין הרחבים מכלל רצועות הסדקים של הירח. רוחב הסדקים אינו דועך בהדרגתיות אלא נקטע בצורה חדה. שולי הרצועות חדים, והחומר הממלא אותם הוא כהה יחסית, כך שתצורת היתד שלהם מובחנת. יש שאומרים שהתרחבות וסיבוב של גושים מהקרום שהיה קיים קודם להיווצרות גרמו להיווצרות הסדקים הללו, ויש שאומרים שהעתק הסטה אופקית (העתק חילוף) הם שעיוותו את קרום הירח ושסיבוב קל של פלטות הקרום פתחו מרווחים אשר לתוכם חדר מלמטה קרום מופשר למחצה מעורב עם חומר סלעי, וכך נוצרו את הרצועות.
רצועות משולשות
סדקים ששוליהם כהים ורצועות בהירות וצרות במרכזם. סדקים אלה בעלי היקף גלובלי. הרצועות המרכזיות הן למעשה קו רכס ובדרך כלל הן מתמזגות עם קו רצועתי חום. מכיוון שהסדקים חוצים זה את זה אפשר להסיק שלשדות הלחץ היו כיוונים שונים ולגלות את גילם היחסי, כלומר איזה סדק קדם לאיזה סדק.
בדרך כלל הרצועות המשולשות נעלמות כאשר הן נבלעות בתוך קרקע חומה, והמשמעות היא שהן עתיקות יותר מהקרקע החומה: בתקופת היווצרותה, הקרקע החומה מחקה את מקטע הרצועות המשולשות שהיה קודם לכן במקום זה, או שהתכונות הפיזיקליות של קרקע זו שונות עד כדי מניעת היווצרותם של סדקים במקום.
רצועות אפורות
הרצועות נחצות על ידי תצורות אחרות ונחשבות לעתיקות. הן מצויות בחצי הכדור הדרומי של הירח והן מבין הרצועות הרחבות ביותר שלו, מכיוון שהן מתוחמות לאזור מסוים. הרושם הוא שהן תוצר של טקטוניקה מקומית.
רצועות קשתיות
סדקים אלה הם שרשראות של רצועות קשתיות, קשתות באורך 100 ק"מ כל אחת, זו בעקבות זו. הרצועות הפשוטות ביותר הן הרכסים הכפולים, שהם למעשה תצורה של סדקים בראשית היווצרותם, והרצועות המורכבות יותר הן הרחבה של הליתוספירה (כמו הTynia Linea והAstypella Linea בתחילת היווצרותו).
סדקים אלה נוצרו בהשפעת הגאות של צדק, איו וגנימד: המשרעת והכיוון של שיא הגאות משתנים במהלך 85 השעות בהן הירח מקיף את צדק, וגורמים לגובה קליפת הקרח להשתנות ב-30 מטר במהלך חצי יממה-42.5 שעות. כאשר עוצמת המתיחה של הקרח מגיעה לשיאה, נוצר סדק באזור שבו עוצמת המתיחה הכי גדולה והוא מתחיל להתפשט. הסדקים מתפשטים לאורך האזורים שהייתה בהם את עוצמת המתיחה הכי גדולה ואחר כך עברה מקום בשל שינויים בשדה הלחץ הן במשרעת והן בכיוון. ההתפשטות יכולה לבוא בעקבות תנועת העיקום, עד שנוצר בה לחץ מתיחה שאינו חזק דיו כדי להמשיך את ההתפשטות, וההתפשטות נעצרת. תהליך זה יכול להימשך מספר שעות עד לרגע בו לחץ המתיחה מתחזק שוב: ההתפשטות מתחזקת לכיוון החדש של שדה הלחץ, וצורת הסדק מקבלת בשל כך צורה של חוד חרמש. בהשוואה לתהליכים גאולוגיים מוכרים אשר בהם תצורות הנוף השונות מתפתחות במשך מאות שנים, סדקי מתיחה אלה מתפתחים במהירות: משך התפתחותה של רצועה קשתית הוא 3.5 ימים - משך ההקפה של אירופה את צדק.
תצורות גאולוגיות נוספות.
מכתשים
מכתשים אינם שכיחים כל כך באירופה; סך הכל נספרו על פניו 28 מכתשים שהגדול ביניהם הוא Pwyll שקוטרו 24 ק"מ, גובה דפנותיו 500 מטר ובמרכזו בליטה בקוטר 5 ק"מ. מאחר שבליטות במרכז מכתשים הן חומר שמועלה ממעמקים, סביר להניח שהמטאוריט שיצר מכתש זה לא היה יכול לחדור דרך קליפת הקרח עד לשכבת המים הנמצאת מלמטה. בהסתמך על מודל שנבנה, ההערכה היא שעומק הקרום באזור זה הוא לפחות 3–4 ק"מ. כל שאר המכתשים קוטרם מאות מטרים ופחות. ישנן גם תצורות הנראות כמו שרידים של מכתשים (כמו תצורת Tyre Macula שקוטרה 40 ק"מ ומסביבה לפחות 5–7 טבעות קונצנטריות). המספר הקטן של המכתשים, על פי הגישה המקובלת, מעיד על כך שאירופה עדיין פעיל מבחינה גאולוגית וכי פני הקרקע כל הזמן משתנים; גילה של הקרקע באירופה הוא של מיליוני שנים ספורות.
רכסים
על אירופה מצויים רכסים רבים וחלקם החוצים אחד את השני. הם יכולים להיות כפולים, משולשים, או יותר, וישנם כאלה המקבילים אחד לשני, שביניהם מצויות רצועות כהות עם קצה דמוי נוצות. הארוכות שברצועות הן באורך חצי ירח. ישנן 3 סוגי רכסים:
כיפות קרח
על פני אירופה מצויות כיפות קרח גדולות ומנגנון יצירתם אינו ברור לגמרי. ההערכה היא שהן תוצר שילובם של שני גורמים – עלייה לפני השטח של קרח חם מקליפת הקרח, והימצאות כמויות קטנות של נתרן כלורי וחומצה גופרתית במעטפת הקרח.
עדויות לפעילות געשית
על אירופה לא נצפתה באופן ישיר שום פעילות געשית. עם זאת, אין לשלול את האפשרות שפעילות כזו התרחשה בעבר. ישנן כמה עדויות לפעילות געשית:
זרימת קרח ושריטות כהות בחלק מהסדקים נראות כמו שרידים של גייזרים או של הרי געש שהיו פעילים בעבר. יכול להיות שאפילו היום ישנה פעילות של הרי געש תת-מימיים השולחים גלי חום, ממסים את קליפת הקרח של הירח ובאים לידי ביטוי בצורה של כתמים חומים (כמו הכתמים שבRhadamanthys Linea) וגושי קרח המוקפים על ידי מישורים חלקים. ישנם אזורים שבהם יש פעילות תת-קרקעית שמוציאה מתוך פנים הירח גז ושברי סלעים, הגורמת לשוליים מפעפעים (כמו בBellus Linea).
תצורות דמויות טקטוניקה
מבט פנורמי על קרום הקרח של אירופה מראה שבמקומות רבים הוא סדוק ופעלו עליו תהליכים רבים האופייניים לטקטוניקת פלטות. על פי אחת ההשערות, מי שתרם לכך בצורה משמעותית הוא צדק עצמו: מצדק באים כוחות גאות חזקים הסודקים את פני השטח ויוצרים מערך של פלטות טקטוניות. בנוסף לכך, כשסדקים בקרח נפתחים, עולים מים מתחת לפני השטח, וכשהם נסגרים הם מתיזים כמות גדולה של מים קפואים מעל לפני השטח. ישנם כמה סוגי תצורות דמויי טקטוניקה:
קטבים מגנטיים
באירופה יש שני שקעים קשתיים, כל אחד באורך מאות קילומטרים וברוחב 40 ק"מ. קטבים אלה יוצרים שני מעגלים ענקיים כמעט זהים באורך אלפי קילומטרים. הם נמצאים כל אחד בדיוק בצד השני של הירח, מוסטים מקו המשווה ומהציר אירופה- צדק, מכיוון שהם תוצרים של הקטבים המגנטיים של אירופה.
אגמים
באירופה ישנם אגמים גדולים הנמצאים מתחת למעטה הקרח, אך מעל האוקיינוס התת-קרחי. האגמים בעלי נפח דומה לזה של הימות הגדולות שבצפון אמריקה והם נראים מעל לפני השטח כשתי תצורות עגולות. האגמים נוצרו בידי מנגנונים המערבים חילופים משמעותיים בין מעטפת הקרח והאגמים התת-קרקעיים. תהליכים דומים נצפו על כדור הארץ – במדף הקרח ומתחת לקרחונים המכסים הרי געש.
האוקיינוס התת-קרחי.
ישנו אוקיינוס המורכב ממים מלוחים מתחת לפני השטח של אירופה. אוקיינוס זה עמוק מספיק כדי לכסות את כל פני השטח של אירופה ולהכיל יותר מים נוזליים מאשר כל האוקיינוסים בכדור הארץ גם יחד. ואולם, בשל היותו רחוק מהשמש, פני השטח של האוקיינוס קפואים לחלוטין. מרבית המדענים סבורים שעוביו של מעטה הקרח מגיע לעשרות קילומטרים. המדענים הסיקו את קיומו ממספר גורמים:
אטמוספירה.
לאירופה יש אטמוספירה דלילה המורכבת בעיקר מחמצן. על אף שהאטמוספירה דקה, יש לה גם יונוספירה. מקורה של היונוספירה בקרינה האולטרה סגולה של השמש או בחלקיקים אנרגטיים מהמגנטוספירה של צדק: חלקיקים טעונים מהמגנטוספירה של צדק פוגעים בקרקע הירח בעוצמה רבה ומיננים מולקולות מים. צפיפותה המקסימלית של היונוספירה היא 10,000 אלקטרונים לסמ"ק.
חיים.