Europa (satelit)

Europa /e.u'ro.pa/ sau Jupiter II, este cea mai mică dintre cei patru sateliți galileeni care orbitează în jurul lui Jupiter și al șaselea cel mai aproape de planetă dintre toți cei 80 de sateliți cunoscute ale lui Jupiter. Este, de asemenea, al șasea cel mai mare satelit din Sistemul Solar. Europa a fost descoperită în 1610 de Galileo Galilei și a fost numită după Europa, mama feniciană a regelui Minos al Cretei și iubitoare a lui Zeus (echivalentul grecesc al zeului roman Jupiter).
Puțin mai mică decât Luna Pământului, Europa este făcută în principal din rocă silicat și are o scoarță de gheață și probabil un miez de fier-nichel. Are o atmosferă foarte subțire, compusă în principal din oxigen. Suprafața sa bej-albă este striată de crăpături cărămizii și dungi, dar craterele sunt relativ puține. Pe lângă observațiile cu telescopul de pe Pământ, Europa a fost examinată printr-o succesiune de zboruri ale sondelor spațiale, prima având loc la începutul anilor 1970.
Europa are cea mai netedă suprafață dintre orice obiect solid cunoscut din Sistemul Solar. Aparenta tinerețe și netezimea suprafeței au condus la ipoteza că sub suprafață există un ocean de apă, care ar putea adăposti viața extraterestră. Modelul predominant sugerează că căldura de la încălzirea mareică face ca oceanul să rămână lichid și provoacă mișcarea gheții similară cu plăcile tectonice, absorbind substanțele chimice de la suprafață în oceanul de dedesubt. Sarea de mare dintr-un ocean subteran poate acoperi unele forme de relief de pe Europa, sugerând că oceanul interacționează cu fundul mării. Acest lucru poate fi important pentru a determina dacă Europa ar putea fi locuibilă. În plus, telescopul spațial Hubble a detectat pene de vapori de apă similare cu cele observate pe Enceladus, despre care se crede că sunt cauzate de criogeizerele în erupție. În mai 2018, astronomii au furnizat dovezi justificative ale activității penelor de apă pe Europa, pe baza unei analize actualizate a datelor obținute de la sonda spațială Galileo, care l-a orbitat Jupiter între 1995 și 2003. O astfel de activitate ar putea ajuta cercetătorii în căutarea vieții din oceanul subteran europan, fără a fi nevoiți să aterizeze pe satelit.
Misiunea Galileo, lansată în 1989, oferă cea mai mare parte a datelor actuale despre Europa. Nicio navă spațială nu a aterizat încă pe Europa, deși au fost propuse mai multe misiuni de explorare. Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE) al Agenției Spațiale Europene este o misiune către Ganymede, care urmează să fie lansată în 2023 și va include două zboruri pe lângă Europa. Europa Clipper planificat de NASA ar trebui să fie lansat în 2024.
Europa, împreună cu ceilalți trei sateliți mari ai lui Jupiter, Io, Ganymede și Callisto, a fost descoperită de Galileo Galilei pe 8 ianuarie 1610 și, posibil, independent de Simon Marius. Prima observație raportată a lui Io și Europa a fost făcută de Galileo la 7 ianuarie 1610, folosind un telescop refractor cu mărire de 20× de la Universitatea din Padova. Cu toate acestea, în acea observație, Galileo nu i-a putut separa pe Io și Europa din cauza măririi reduse a telescopului său, astfel încât cele două au fost înregistrate ca un singur punct de lumină. A doua zi, 8 ianuarie 1610 (folosită ca dată de descoperire a Europei de către IAU ), Io și Europa au fost văzute pentru prima dată ca corpuri separate în timpul observațiilor lui Galileo asupra sistemului Jupiter.
Europa este numită după Europa, fiica regelui Tirului, o nobilă feniciană din mitologia greacă. La fel ca toți sateliții galileeni, Europa poartă numele unei iubitoare a lui Zeus, omologul grec al lui Jupiter. Europa a fost curtată de Zeus și a devenit regina Cretei. Schema de numire a fost sugerată de Simon Marius, care i-a atribuit propunerea lui Johannes Kepler :
Numele nu au fost folosite pentru o perioadă considerabilă de timp și nu au fost reînviate în uz general până la mijlocul secolului al XX-lea. În cea mai mare parte a literaturii astronomice anterioare, Europa este pur și simplu menționată prin denumirea sa numerică romană ca Jupiter II (un sistem introdus și de Galileo) sau ca „al doilea satelit al lui Jupiter”. În 1892, descoperirea lui Amalthea, a cărei orbită se afla mai aproape de Jupiter decât cea a sateliților galileeni, a împins Europa pe a treia poziție. Sondele Voyager audescoperit încă trei sateliți interiori în 1979, așa că Europa este acum considerată al șaselea satelit al lui Jupiter, deși este încă denumit Jupiter II. Forma adjectivală sa stabilizat ca europan.
Europa îl orbitează pe Jupiter în puțin peste trei zile și jumătate, cu o rază orbitală de aproximativ 670.900 km. Cu o excentricitate orbitală de numai 0,009, orbita în sine este aproape circulară, iar înclinația orbitală față de planul ecuatorial al lui Jupiter este mică, la 0,470°. La fel ca și ceilalți sateliți galileeni, Europa este în rotație sincronă cu Jupiter, cu o emisferă a Europei îndreptată constant spre Jupiter. Din această cauză, există un punct sub-jovian pe suprafața Europei, de care Jupiter ar părea să fie direct deasupra capului. Meridianul zero al Europei este o linie care trece prin acest punct. Cercetările sugerează că rotația sincronă poate să nu fie completă, deoarece s-a propus o rotație nesincronă : Europa se învârte mai repede decât orbitează, sau cel puțin a făcut acest lucru în trecut. Acest lucru sugerează o asimetrie în distribuția internă a masei și că un strat de lichid sub suprafață separă crusta de gheață de interiorul de rocă.
Ușoară excentricitate a orbitei Europei, menținută de perturbațiile gravitaționale de la ceilalți galileeni, face ca punctul sub-jovian al Europei să oscileze în jurul unei poziții medii. Pe măsură ce Europa se apropie puțin mai mult de Jupiter, atracția gravitațională a lui Jupiter crește, determinând-o pe Europa să se alungească. Pe măsură ce Europa se îndepărtează ușor de Jupiter, forța gravitațională a lui Jupiter scade, determinând Europa să se relaxeze înapoi într-o formă mai sferică și creând maree în oceanul său. Excentricitatea orbitală a Europei este pompată continuu de rezonanța sa cu Io. Astfel, încălzirea mareică frământă interiorul Europei și îi conferă o sursă de căldură, permițând posibil oceanului său să rămână lichid în timp ce conduce procesele geologice subterane. Sursa finală a acestei energii este rotația lui Jupiter, care este atinsă de Io prin mareele pe care le ridică pe Jupiter și este transferată la Europa și Ganymede prin rezonanța orbitală.
Analiza fisurilor unice care acoperă Europa a dat dovezi că probabil s-a învârtit în jurul unei axe înclinate la un moment dat. Dacă este corect, acest lucru ar explica multe dintre caracteristicile Europei. Rețeaua imensă de fisuri care se acoperă Europei servește ca o înregistrare a tensiunilor cauzate de mareele masive în oceanul său global. Înclinarea Europei ar putea influența calculele despre cât de mult din istoria sa este înregistrată în învelișul său înghețat, cât de multă căldură este generată de maree în oceanul său și chiar cât timp oceanul a fost lichid. Stratul său de gheață trebuie să se întindă pentru a se adapta acestor schimbări. Când există prea mult stres, se sparge. O înclinare a axei Europei ar putea sugera că fisurile acesteia ar putea fi mult mai recente decât se credea anterior. Motivul pentru aceasta este că direcția polului de rotație se poate schimba cu până la câteva grade pe zi, completând o perioadă de precesiune pe mai multe luni. O înclinare ar putea afecta, de asemenea, estimările vârstei oceanului Europei. Se crede că forțele de maree generează căldura care menține lichid oceanul Europei, iar o înclinare a axei de rotație ar determina generarea de mai multă căldură din cauza forțelor mareice. O astfel de căldură suplimentară ar fi permis oceanului să rămână lichid pentru mai mult timp. Cu toate acestea, nu a fost încă determinat când s-ar fi putut produce această schimbare ipotetică a axei de rotație.
Europa este puțin mai mică decât Luna. La puțin peste 3.100 kilometri (1.900 mi) în diametru, este al șaselea cel mai mare satelit și al cincisprezecelea obiect ca mărime din Sistemul Solar. Deși, într-o marjă largă, este cel mai puțin masiv dintre sateliții galileeni, este totuși mai masiv decât toți sateliții cunoscuți din Sistemul Solar, mai mici decât ea însuși la un loc. Densitatea sa medie sugerează că este similară ca compoziție cu planetele terestre, fiind compusă în principal din rocă silicatică.
Se estimează că Europa are un strat exterior de apă în cu o grosime de jur de 100 kilometri (62 mi); o parte înghețată ca scoarța sa și o parte ca un ocean lichid sub gheață. Datele recente ale câmpului magnetic de la orbiterul Galileo au arătat că Europa are un câmp magnetic indus prin interacțiunea cu cel al lui Jupiter, ceea ce sugerează prezența unui strat conductiv sub suprafață. Este probabil ca acest strat să fie un ocean cu apă sărată lichidă. Se estimează că porțiuni ale crustei au suferit o rotație de aproape 80°, aproape răsturnându-se, ceea ce ar fi puțin probabil dacă gheața ar fi atașată solid de manta. Europa conține probabil un miez metalic de fier.
Europa este cel mai neted obiect cunoscut din Sistemul Solar, lipsit de caracteristici la scară mare, cum ar fi munți și cratere. Cu toate acestea, conform unui studiu, ecuatorul Europei ar putea fi acoperit de vârfuri de gheață numite penitentes, care pot avea până la 15 metri înălțime, din cauza luminii directe a soarelui deasupra pe ecuator, determinând sublimarea gheții, formând crăpături verticale. Deși imaginile disponibile de la sonda Galileo nu au rezoluția necesară pentru a confirma acest lucru, datele radar și termice sunt în concordanță cu această interpretare. Marcajele proeminente care acoperă Europa par a fi în principal caracteristici albedo care subliniază topografia joasă. Există puține cratere pe Europa, deoarece suprafața sa este prea activă din punct de vedere tectonic și, prin urmare, tânără. Crusta de gheață a Europei are un albedo (reflectivitate luminoasă) de 0,64, una dintre cele mai înalte dintre toate lunile. Aceasta indică o suprafață tânără și activă: pe baza estimărilor frecvenței bombardamentelor cometare pe care le suferă Europa, suprafața are o vechime de aproximativ 20 până la 180 de milioane de ani. În prezent, nu există un consens științific complet între explicațiile uneori contradictorii pentru formele de relief ale Europei.
Nivelul de radiație ionizantă la suprafața Europei este echivalent cu o doză de aproximativ 5,4 Sv (540 rem ) pe zi, o cantitate care ar provoca îmbolnăviri grave sau deces pentru oameni expuși pentru o singură zi (24 de ore). Durata unei zile europane este de aproximativ 3,5 ori mai mare decât a unei zile pe Pământ, rezultând o expunere la radiații ionizante de de 3,5 ori mai mare.
Cele mai izbitoare caracteristici ale suprafeței Europei sunt o serie de dungi mai întunecate care traversează întregul glob, numite lineae ( romănă: linii ). O examinare atentă arată că marginile scoarței Europei de pe ambele părți ale fisurilor s-au mutat una față de alta. Benzile mai mari sunt mai mult de 20 kilometri (12 mi) transversal, adesea cu margini exterioare întunecate, difuze, striații regulate și o bandă centrală din material mai deschis. Ipoteza cea mai probabilă este că liniile de pe Europa au fost produse de o serie de erupții de gheață caldă, pe măsură ce scoarța europană s-a extins pentru a expune straturile mai calde de dedesubt. Efectul ar fi fost similar cu cel observat pe dorsalele oceanice ale Pământului. Se crede că aceste diferite fracturi au fost cauzate în mare parte de încălzirea mareică exercitată de Jupiter. Deoarece Europa este în rotație sincronă cu Jupiter și, prin urmare, menține întotdeauna aproximativ aceeași orientare către Jupiter, modelele de stres ar trebui să formeze un model distinctiv și previzibil. Cu toate acestea, doar cele mai tinere dintre fracturile Europei se conformează modelului prezis; alte fracturi par să apară la orientări din ce în ce mai diferite cu cât sunt mai în vârstă. Acest lucru ar putea fi explicat dacă suprafața Europei se rotește puțin mai repede decât interiorul său, un efect care este posibil datorită decuplării mecanice din cauza oceanului subteran a suprafeței Europei de mantaua sa de rocă și a efectelor gravitaționale ale lui Jupiter asupra scoarței exterioare de gheață a Europei. Comparațiile dintre fotografiile navelor spațiale Voyager și Galileo servesc pentru a pune o limită superioară a acestui derapaj ipotetic. O revoluție completă a carcasei rigide exterioare față de interiorul Europei durează cel puțin 12.000 de ani. Studiile imaginilor Voyager și Galileo au dezvăluit dovezi ale subducției pe suprafața Europei, sugerând că, la fel cum crăpăturile sunt analoge cu dorsalele oceanelor, fel și plăcile de scoarță sunt analoge plăcilor tectonice de pe Pământ, și sunt reciclate în interiorul topit. Această dovadă a răspândirii crustei la benzi și a convergenței în alte locuri sugerează că Europa ar putea avea plăci tectonice active, similar cu Pământul. Cu toate acestea, fizica care conduce aceste plăci tectonice probabil nu seamănă cu ceacare conduce tectonica plăcilor terestre, deoarece forțele care rezistă potențialelor mișcări ale plăcilor asemănătoare Pământului în scoarța Europei sunt semnificativ mai puternice decât forțele care le-ar putea conduce.
Alte forme de relief prezente pe Europa sunt lenticulele circulare și eliptice ( latin pentru „pistrui”).
Multe sunt cupole, unele sunt gropi și altele sunt pete netede, întunecate. Altele au o textură amestecată sau aspră. Vârfurile cupolelor arată ca bucăți din câmpiile mai vechi din jurul lor, sugerând că cupolele s-au format atunci când câmpiile au fost împinse de jos în sus.
O ipoteză afirmă că aceste lenticulae au fost formate din diapire de gheață caldă care se ridică prin gheața mai rece a scoarței exterioare, la fel ca camerele magmaticedin scoarța terestră. Petele netede și întunecate ar putea fi formate de apa eliberată atunci când gheața caldă sparge suprafața. Lenticulaele aspre, amestecate (numite regiuni ale „haosului”; de exemplu, Conamara Chaos ) s-ar forma apoi din multe fragmente mici de crustă, încorporate în material întunecat, apărând ca aisbergurile într-o mare înghețată.
O ipoteză alternativă sugerează că lenticulaele sunt de fapt zone mici de haos și că gropile, petele și domurile sunt artefacte rezultate din suprainterpretarea imaginilor Galileo timpurii, cu rezoluție scăzută. Implicația este că gheața este prea subțire pentru a susține modelul diapir convectiv al formării caracteristicilor.
În noiembrie 2011, o echipă de cercetători de la Universitatea Texasului din Austin și din alte părți a prezentat dovezi în revista Nature care sugerează că multe caracteristici de „ teren haos ” de pe Europa se află în vârful unor lacuri vaste de apă lichidă. Aceste lacuri ar fi închise în întregime în învelișul exterior de gheață al Europei și ar fi distincte de un ocean lichid despre care se crede că există mai jos, sub învelișul de gheață. Confirmarea completă a existenței lacurilor va necesita o misiune spațială concepută pentru a sonda învelișul de gheață fie fizic, fie indirect, de exemplu, folosind radar.
Lucrările publicate de cercetătorii de la Williams College sugerează că terenul haos poate reprezenta locuri în care cometele impactante au pătruns prin scoarța de gheață și într-un ocean subiacent.
Consensul oamenilor de știință este că sub suprafața Europei există un strat de apă lichidă și că căldura de la încălzirea mareică permite oceanului de sub suprafață să rămână lichid. Temperatura de suprafață a Europei este în medie de aproximativ 110 K (−160 °C; −260 °F) la ecuator și doar 50 K (−220 °C; −370 °F) la poli, păstrând crusta înghețată a Europei la fel de tare ca granitul. Primii indicii ai unui ocean sub suprafață au venit din considerente teoretice ale încălzirii mareice (o consecință a orbitei ușor excentrice a Europei și a rezonanței orbitale cu ceilalți sateliți galileeni). Membrii echipei de imagistică Galileo susțin existența unui ocean subteran din analiza imaginilor Voyager și Galileo. Cel mai dramatic exemplu este „terenul haos”, o trăsătură comună pe suprafața Europei pe care unii o interpretează ca o regiune în care oceanul de sub suprafață a topit crusta de gheață. Această interpretare este controversată. Majoritatea geologilor care au studiat Europa preferă ceea ce se numește în mod obișnuit modelul „gheață groasă”, în care oceanul a interacționat rar, dacă vreodată, direct cu suprafața actuală. Cea mai bună dovadă pentru modelul de gheață groasă este un studiu al craterelor mari de pe Europa. Cele mai mari structuri de impact sunt înconjurate de inele concentrice și par a fi umplute cu gheață relativ plată, proaspătă; pe baza acestui fapt și a cantității calculate de căldură generată de mareele europane, se estimează că scoarța exterioară de gheață solidă are aproximativ 10–30 km grosime, incluzând un strat ductil de „gheață caldă”, ceea ce ar putea însemna că oceanul lichid de dedesubt poate avea aproximativ 100 kilometri (60 mi) adâncime. Acest lucru duce la un volum al oceanului Europei de 3 × 10 m , între două sau trei ori volumul oceanelor Pământului.
Modelul de gheață subțire sugerează că învelișul de gheață al Europei poate avea o grosime de doar câțiva kilometri. Cu toate acestea, majoritatea oamenilor de știință planetari ajung la concluzia că acest model ia în considerare doar acele straturi superioare ale scoarței Europei care se comportă elastic atunci când sunt afectate de mareele lui Jupiter. Un exemplu este analiza îndoirii, în care crusta Europei este modelată ca un plan sau sferă ponderată și îndoită de o sarcină grea. Modele ca acesta sugerează că porțiunea elastică exterioară a crustei de gheață ar putea fi subțire până la 200 metri (660 ft). Dacă învelișul de gheață de pe Europa are într-adevăr doar câțiva kilometri grosime, acest model de „gheață subțire” ar însemna că contactul regulat al interiorului lichid cu suprafața ar putea avea loc prin creste deschise, determinând formarea unor zone de teren haotic. Impacturile mari care trec pe deplin prin scoarța de gheață ar fi, de asemenea, o modalitate prin care oceanul subteran ar putea fi expus.
Sonda Galileo a descoperit că Europa are un moment magnetic slab, care este indus de partea variabilă a câmpului magnetic jovian. Intensitatea câmpului la ecuatorul magnetic (aproximativ 120 nT ) creată de acest moment magnetic este de aproximativ o șesime din intensitatea câmpului lui Ganymede și de șase ori mai mare decât cea a lui Callisto. Existența momentului indus necesită un strat dintr-un material foarte conductiv electric în interiorul Europei. Cel mai plauzibil candidat pentru acest rol este un mare ocean subteran de apă sărată lichidă.
De când sonda spațială Voyager a zburat pe lângă Europa în 1979, oamenii de știință au lucrat pentru a înțelege compoziția materialului maro-roșcat care acoperă fracturile și alte caracteristici tinere din punct de vedere geologic de pe suprafața Europei. Dovezile spectrografice sugerează că dungile și trăsăturile întunecate, roșiatice de pe suprafața Europei pot fi bogate în săruri precum sulfatul de magneziu, depuse prin evaporarea apei care a apărut din interior. Hidratul de acid sulfuric este o altă posibilă explicație pentru contaminantul observat spectroscopic. În ambele cazuri, deoarece aceste materiale sunt incolore sau albe atunci când sunt pure, trebuie să fie prezente și alte materiale pentru a ține seamă de culoarea roșiatică, iar compușii de sulf sunt suspectați.
O altă ipoteză pentru regiunile colorate este că acestea sunt compuse din compuși organici abiotici numiți colectiv toline. Morfologia craterelor și crestelor Europei sugerează un material fluidizat care iese din fracturile unde au loc piroliza și radioliza. Pentru a genera toline colorate pe Europa trebuie să existe o sursă de materiale (carbon, azot și apă) și o sursă de energie pentru a face reacțiile. Se presupune că impuritățile din scoarța de gheață de apă din Europa apar atât din interior ca evenimente criovulcanice care refac suprafața cât și că se acumulează din spațiu sub formă de praf interplanetar. Tolinele aduc implicații astrobiologice importante, deoarece pot juca un rol în chimia prebiotică și abiogeneză.
Prezența clorurii de sodiu în oceanul intern a fost sugerată de o caracteristică de absorbție la 450nm, caracteristică cristalelor de NaCl iradiate, care a fost observată în observațiile HST ale regiunilor haos, presupuse a fi zone de ridicare recentă subterană.
Încălzirea mareică are loc prin frecarea mareică și procesele de flexie mareică cauzate de accelerația mareică: energia orbitală și de rotație sunt disipate sub formă de căldură în miezul satelitului, oceanul intern și scoarța de gheață.
Mareele oceanice sunt transformate în căldură prin pierderile prin frecare în oceane și prin interacțiunea lor cu fundul solid și cu crusta de gheață superioară. La sfârșitul anului 2008, s-a sugerat că Jupiter ar putea menține calde oceanele Europei prin generarea de valuri mari de maree planetare pe Europa din cauza oblicității sale mici, dar diferită de zero. Acest lucru generează așa-numitele valuri Rossby care se deplasează destul de încet, cu doar câțiva kilometri pe zi, dar pot genera o energie cinetică semnificativă. Pentru estimarea actuală a înclinării axiale de 0,1 grade, rezonanța undelor Rossby ar conține 7,3 ×10 J de energie cinetică, care este de două mii de ori mai mare decât cea a fluxului ridicat de forțele mareice dominante. Disiparea acestei energii ar putea fi principala sursă de căldură a oceanului Europei.
Flexiunea mareică frământă interiorul Europei și învelișul de gheață, care devine o sursă de căldură. În funcție de înclinare, căldura generată de fluxul oceanic ar putea fi de 100 până la mii de ori mai mare decât căldura generată de îndoirea nucleului de rocă al Europei, ca răspuns la atracția gravitațională a lui Jupiter și a celorlalți sateliți care înconjoară planeta respectivă. Fundul mării Europei ar putea fi încălzit de flexiunea constantă a satelitului, determinând activitate hidrotermală similară vulcanilor submarini din oceanele Pământului.
Experimentele și modelarea gheții publicate în 2016, indică faptul că disiparea prin flexiunea mareică poate genera cu un ordin de magnitudine mai multă căldură în gheața Europei decât au presupus oamenii de știință anterior. Rezultatele lor indică faptul că cea mai mare parte a căldurii generate de gheață provine de fapt din structura cristalină a gheții (rețea) ca urmare a deformării și nu a frecării dintre boabele de gheață. Cu cât deformarea calotei de gheață este mai mare, cu atât se generează mai multă căldură.
Pe lângă încălzirea mareelor, interiorul Europei ar putea fi încălzit și prin dezintegrarea materialului radioactiv ( încălzire radiogenă ) din mantaua de rocă. Dar modelele și valorile observate sunt de o sută de ori mai mari decât cele care ar putea fi produse numai prin încălzire radiogenă , implicând astfel că încălzirea mareică are un rol principal în Europa.
Telescopul spațial Hubble a obținut o imagine a Europei în 2012, care a fost interpretată ca fiind o pană de vapori de apă care erupe din apropierea polului său sudic. Imaginea sugerează că pana poate avea 200 kilometri (120 mi) înălțime, sau mai mult de 20 de ori înălțimea Muntelui Everest. , deși observațiile și modelele recente sugerează că penelele tipice europane pot fi mult mai mici. S-a sugerat că, dacă există penele, acestea sunt episodice și probabil să apară atunci când Europa se află la cel mai îndepărtat punct de Jupiter, în acord cu predicțiile modelării forței mareice. Dovezi imagistice suplimentare de la Telescopul Spațial Hubble au fost prezentate în septembrie 2016.
În mai 2018, astronomii au furnizat dovezi justificative ale activității penelor de apă pe Europa, pe baza unei analize critice actualizate a datelor obținute de la sonda spațială Galileo, care l-a orbitat pe Jupiter între 1995 și 2003. Galileo a zburat pe lângă Europa în 1997 la 206 kilometri (128 mi) de suprafața satelitului, iar cercetătorii sugerează că ar fi putut să fi zburat printr-un penaj de apă. O astfel de activitate a penelor ar putea ajuta cercetătorii în căutarea vieții din oceanul subteran europan, fără a fi nevoiți să aterizeze pe satelit.
Forțele mareice sunt de aproximativ 1.000 de ori mai puternice decât efectul Lunii asupra Pământului. Singurul alt satelit din Sistemul Solar care prezintă vapori de apă este Enceladus. Rata estimată a erupțiilor pe Europa este de aproximativ 7000 kg/s față de aproximativ 200 kg/s pentru penele lui Enceladus. Dacă ar fi confirmat, ar deschide posibilitatea unui survol prin penaj și ar obține o probă pentru a fi analizată in situ, fără a fi nevoie să se folosească un dispozitiv de aterizare și să se foreze kilometri de gheață.
În noiembrie 2020, un studiu a fost publicat în revista științifică evaluată Geophysical Research Letters, care sugerează că penele ar putea proveni din apa din scoarța Europei, spre deosebire de oceanul său subteran. Modelul studiului, folosind imagini de la sonda spațială Galileo, a propus că o combinație de înghețare și presurizare poate duce la cel puțin o parte din activitatea criovulcanică. Presiunea generată de migrarea pungilor de apă sărată ar sparge, în cele din urmă, prin scoarță, creând astfel aceste penuri. Teoria conform căreia criovulcanismul de pe Europa ar putea fi declanșat de înghețarea și presurizarea pungilor de lichid din crusta de gheață a fost propusă pentru prima dată de cercetătorii de la Universitatea din Hawai'i din Mānoa în 2003, care au fost primii care au modelat acest proces. Un comunicat de presă al Jet Propulsion Laboratory al NASA care face referire la studiul din noiembrie 2020 a sugerat că penele provenite din buzunarele de lichide migratoare ar putea fi mai puțin ospitaliere pentru viață. Acest lucru se datorează lipsei de energie substanțială de care organismele au nevoie să prospere, spre deosebire de gurile hidrotermale propuse de pe fundul oceanului subteran.
Atmosfera Europei poate fi clasificată ca o atmosferă subțire (denumită adesea exosferă), compusă în principal din oxigen și urme de vapori de apă. Cu toate acestea, această cantitate de oxigen este produsă într-o manieră non-biologică. Având în vedere că suprafața Europei este înghețată și, ulterior, foarte rece; pe măsură ce radiația ultravioletă solară și particulele încărcate (ioni și electroni) din mediul magnetosferic jovian se ciocnesc de suprafața Europei, vaporii de apă sunt creați și instantaneu separați în constituenți de oxigen și hidrogen. Pe măsură ce continuă să se miște, hidrogenul este suficient de ușor pentru a scăpa din gravitație, lăsând în urmă doar oxigen. Atmosfera delimitată de suprafață se formează prin radioliză, disocierea moleculelor prin radiație. Această atmosferă de oxigen acumulat poate ajunge la o înălțime de 200 km deasupra suprafeței Europei. Oxigenul molecular este componenta cea mai densă a atmosferei deoarece are o durată lungă de viață; după ce revine la suprafață, nu se lipește (îngheață) ca o moleculă de apă sau peroxid de hidrogen, ci mai degrabă se desorbie de la suprafață și începe un alt arc balistic. Hidrogenul molecular nu ajunge niciodată la suprafață, deoarece este suficient de ușor pentru a scăpa din gravitația Europei. Europa este una dintre singurii sateliți din sistemul nostru solar cu o atmosferă cuantificabilă, alături de Titan, Io și Triton. Europa este, de asemenea, una dintre cele trei formațiuni, printre planete și luni, care conține oxigen în atmosfera sa. Europa este, de asemenea, una dintre câțiva sateliți din sistemul nostru solar cu cantități foarte mari de ghețuri volatile cunoscut sub numele de „sateliți de gheață”.
Europa este, de asemenea, considerată a fi activă din punct de vedere geologic datorită eliberării constante a amestecului hidrogen-oxigen în spațiu. Ca urmare a evacuării particulelor de pe satelit, atmosfera necesită o reumplere continuă. Europa conține și o magnetosferă mică (aproximativ 25% din cea a lui Ganymede). Cu toate acestea, această magnetosferă variază în dimensiune pe măsură ce Europa orbitează prin câmpul magnetic al lui Jupiter. Acest lucru confirmă faptul că un element conducător, cum ar fi un ocean mare, se află probabil sub suprafața sa înghețată. Deoarece au fost efectuate mai multe studii asupra atmosferei Europei, mai multe constatări concluzionează că nu toate moleculele de oxigen sunt eliberate în atmosferă. Acest procent necunoscut de oxigen poate fi absorbit în suprafață și se poate scufunda în subsol. Deoarece suprafața poate interacționa cu oceanul de sub suprafață (având în vedere discuția geologică de mai sus), acest oxigen molecular se poate îndrepta către ocean, unde ar putea ajuta la procesele biologice. O estimare sugerează că, având în vedere rata de rotație dedusă din vârsta maximă aparentă de ~0,5 Gyr a gheții de suprafață a Europei, subducția speciilor oxidante generate radiolitic ar putea duce la concentrații de oxigen liber oceanic care sunt comparabile cu cele din oceanele adânci terestre.
Prin eliberarea lentă de oxigen și hidrogen, se formează un tor neutru în jurul planului orbital al Europei. Acest „nor neutru” a fost detectat atât de navele spațiale Cassini, cât și de Galileo și are un conținut mai mare (număr de atomi și molecule) decât norul neutru care înconjoară satelitul interioar al lui Jupiter, Io. Acest tor a fost confirmat oficial folosind imagistica Energetic Neutral Atom (ENA). Torul Europei ionizează prin procesul de schimb de electroni a particulelor neutre cu particulele sale încărcate. Deoarece câmpul magnetic al Europei se rotește mai repede decât viteza orbitei sale, acești ioni sunt lăsați pe calea traiectoriei câmpului său magnetic, formând o plasmă. S-a teoretizat că acești ioni sunt responsabili pentru plasma din magnetosfera lui Jupiter.
Atmosfera Europei a fost descoperită pentru prima dată în 1995 de Hall Al. și spectrograful de înaltă rezoluție Goddard al telescopului Hubble. Această observație a fost apoi confirmată în 1997 de sonda Galileo care a fost construită de Hughes Aircraft Company și operată de NASA. Sonda Galileo a zburat la doar 4.8 km deasupra liniei atmosferice maxime estimate (206 km de suprafața Europei), dar apoi și-a schimbat cursul pentru a se ciocni cu atmosfera lui Jupiter pentru a preveni impactul nedorit cu suprafața Europei. S-a speculat că vor exista mai multe misiuni viitoare în Europa în speranța de a studia în continuare atmosfera, compoziția chimică și posibilitatea existenței unei vieți extraterestre sub suprafața înghețată.
În ciuda prezenței unui tor de gaz, Europa nu are nori care să producă vreme. În ansamblu, Europa nu are vânt, precipitații sau prezența culorii cerului din cauza prezenței scăzute a gravitației. Gravitația Europei este e aproximativ 13% dicea a P pămâuluint. Temperatura pe Europa variază de la-160 de grade Celsiusit la linia ecuatorială, până la -220 de grade Celsius la oricare dintre polii săi. Totuși, se crede că oceanul subteran al Europei va fi mai cald. Se teoretizează că, din cauza încălzirii radioactive și a mareelor (așa cum s-a menționat în secțiunile de mai sus), există puncte din adâncurile oceanului Europei care pot fi doar puțin mai reci decât cele ale oceanelor pământului. Studiile au concluzionat, de asemenea, că oceanul Europei ar fi fost destul de acid la început, cu concentrații mari de sulfat, calciu și dioxid de carbon. Dar pe parcursul a 4,5 miliarde de ani, a devenit plin de clorură, asemănându-se astfel oceanelor noastre cu 1,94% clorură pe Pământ.
Explorarea Europei a început cu survolările lui Jupiter ale Pioneer 10 și 11 în 1973 și, respectiv, 1974. Primele fotografii au fost de rezoluție scăzută în comparație cu misiunile ulterioare. Cele două sonde Voyager au călătorit prin sistemul Jovian în 1979, oferind imagini mai detaliate ale suprafeței înghețate a Europei. Imaginile i-au determinat pe mulți oameni de știință să speculeze despre posibilitatea existenței unui ocean lichid dedesubt. Începând din 1995, sonda spațială Galileo a orbitat în jurul lui Jupiter timp de opt ani, până în 2003, și a oferit cea mai detaliată examinare a sateliților galileeni de până acum. Acesta a inclus „Misiunea Galileo Europa” și „Misiunea Galileo Millennium”, cu numeroase zboruri apropiate ale Europei. În 2007, New Horizons a fotografiat-o pe Europa, în timp ce zbura pe lângă sistemul Jovian în drum spre Pluto.
Teoriile cu privire la viața extraterestră au asigurat un profil înalt pentru Europa și au condus la un lobby constant pentru misiuni viitoare. Scopurile acestor misiuni au variat de la examinarea compoziției chimice a Europei până la căutarea vieții extraterestre în ipotezele sale oceane subterane. Misiunile robotizate în Europa trebuie să suporte mediul cu radiații mari din jurul lui Jupiter. Deoarece este adânc încorporată în magnetosfera lui Jupiter, Europa primește aproximativ 5,40 Sv de radiații pe zi.
În 2011, o misiune Europa a fost recomandată de Planetary Science Decadal Survey. Ca răspuns, NASA a comandat studii de concept de aterizare Europa în 2011, împreună cu concepte pentru un zbor Europa ( Europa Clipper ) și un orbiter Europa. Opțiunea elementului orbitator se concentrează pe știința „oceanului”, în timp ce elementul de zbor multiplu ( Clipper ) se concentrează pe știința chimiei și a energiei. La 13 ianuarie 2014, Comisia de credite a Camerei a anunțat un nou proiect de lege bipartizan care include finanțare de 80 de milioane de dolari pentru a continua studiile conceptului misiunii Europa.
La începutul anilor 2000, Jupiter Europa Orbiter condus de NASA și Jupiter Ganymede Orbiter condus de ESA au fost propuse împreună ca o misiune emblematică a lui Jupiter pe sateliții înghețați numită Europa Jupiter System Mission, cu o lansare planificată în 2020. În 2009, i s-a acordat prioritate față de Misiunea Sistemului Titan Saturn. La acea vreme, era concurență din partea altor propuneri. Japonia a propus Jupiter Magnetospheric Orbiter.
Jovian Europa Orbiter a fost un studiu de concept al ESA Cosmic Vision din 2007. Un alt concept a fost Ice Clipper, care ar fi folosit un element de lovire similar misiunii Deep Impact - ar produce o prăbușire controlată pe suprafața Europei, generând un val de resturi care ar fi apoi colectat de o navă spațială mică care zboară prin pană.
Jupiter Icy Moons Orbiter (JIMO) a fost o navă spațială parțial dezvoltată, alimentată cu fisiune, cu propulsoare de ioni, care a fost anulată în 2006. A făcut parte din Proiectul Prometheus. Misiunea Europa Lander a propus un mic lander Europa cu propulsie nucleară pentru JIMO. Ar călători cu orbiterul, care ar funcționa și ca un releu de comunicare cu Pământul.
Europa Orbiter – Obiectivul său ar fi să caracterizeze întinderea oceanului și relația acestuia cu interiorul mai adânc. Sarcina utilă a instrumentului ar putea include un subsistem radio, altimetru laser, magnetometru, sondă Langmuir și o cameră de cartografiere. Europa Orbiter a primit aprobarea în 1999, dar a fost anulat în 2002. Acest orbiter avea un radar special care pătrunde prin gheață, care îi permitea să scaneze sub suprafață.
Au fost prezentate idei mai ambițioase, inclusiv un element de lovire în combinație cu un burghiu termic pentru a căuta biosemnături care ar putea fi înghețate în subsolul puțin adânc.
Până acum, nu există dovezi că există viață pe Europa, dar Europa a apărut ca una dintre cele mai probabile locații din Sistemul Solar pentru o potențială locuibilitate. Viața ar putea exista în oceanul său de sub gheață, poate într-un mediu similar cu izvoarele hidrotermale din adâncurile oceanelor de pe Pământ. Chiar dacă Europa nu are activitate hidrotermală vulcanică, un studiu NASA din 2016 a constatat că niveluri asemănătoare Pământului de hidrogen și oxigen ar putea fi produse prin procese legate de serpentinizare și oxidanți derivați din gheață, care nu implică direct vulcanismul. În 2015, oamenii de știință au anunțat că sarea dintr-un ocean subteran ar putea acoperi unele caracteristici geologice pe Europa, sugerând că oceanul interacționează cu fundul mării. Acest lucru poate fi important pentru a determina dacă Europa ar putea fi locuibilă. Prezența probabilă a apei lichide în contact cu mantaua de rocă a Europei a stimulat apelurile pentru trimiterea unei sonde acolo.
Energia furnizată de forțele mareice determină procese geologice active în interiorul Europei, la fel cum o fac într-o măsură mult mai evidentă pe satelitul său soră, Io. Deși Europa, ca și Pământul, poate avea o sursă internă de energie din dezintegrarea radioactivă, energia generată de flexiunea mareică ar fi cu câteva ordine de mărime mai mare decât orice sursă radiologică. Viața pe Europa ar putea exista grupată în jurul gurilor hidrotermale de pe fundul oceanului sau sub fundul oceanului, unde se știe că endoliții locuiesc pe Pământ. Alternativ, ar putea exista agățat de suprafața inferioară a stratului de gheață al Europei, la fel ca algele și bacteriile din regiunile polare ale Pământului, sau să plutească liber în oceanul Europei. Dacă oceanul Europei este prea rece, procese biologice similare cu cele cunoscute pe Pământ nu ar putea avea loc. Dacă este prea sărat, doar halofilii extremi ar putea supraviețui în acel mediu. În 2010, un model propus de Richard Greenberg de la Universitatea din Arizona a propus că iradierea gheții de pe suprafața Europei ar putea satura scoarța acesteia cu oxigen și peroxid, care ar putea fi apoi transportate prin procese tectonice în oceanul interior. Un astfel de proces ar putea face oceanul Europei la fel de oxigenat ca al nostru în doar 12 milioane de ani, permițând existența unor forme de viață complexe, multicelulare.
Dovezile sugerează existența unor lacuri de apă lichidă încapsulate în întregime în învelișul exterior de gheață al Europei și distincte de un ocean lichid despre care se crede că există mai jos sub învelișul de gheață, precum și buzunare de apă care formează creste de gheață în formă de M când apa îngheață la suprafață – ca în Groenlanda. Dacă se confirmă, lacurile și buzunarele de apă ar putea fi încă un alt habitat potențial pentru viață. Dovezile sugerează că peroxidul de hidrogen este abundent pe o mare parte a suprafeței Europei. Deoarece peroxidul de hidrogen se descompune în oxigen și apă atunci când este combinat cu apa lichidă, autorii susțin că ar putea fi o sursă importantă de energie pentru formele simple de viață.
Pe scoarță înghețată a Europei au fost detectate minerale asemănătoare argilei (în special, filosilicații ), adesea asociate cu materia organică de pe Pământ. Prezența mineralelor poate fi rezultatul unei coliziuni cu un asteroid sau cu o cometă. Unii oameni de știință au speculat că viața de pe Pământ ar fi putut fi aruncată în spațiu prin ciocniri de asteroizi și ar fi ajuns pe sateliții lui Jupiter într-un proces numit litopanspermie.