Evrópa (tungl)

Evrópa eða Júpíter II, er sjötta innsta fylgitungl Júpíters og hið minnsta af Galíleótunglunum fjórum. Þó er það eitt af stærri tunglum sólkerfisins. Galíleó Galílei fann Evrópu fyrstur manna árið 1610 svo að vitað sé en mögulega fann Simon Marius tunglið einnig um svipað leyti. Miklar athuganir á tunglinu hafa farið fram síðan þá í gegnum sjónauka á jörðinni en frá og með áttunda áratug 20. aldar hafa jafnframt farið fram athuganir með ómönnuðum geimförum.

Evrópa

Evrópa í nálægt því réttum litum. Gígurinn neðarlega til hægri heitir Pwyll og dekkri svæði þýða að þar hefur ísyfirborðið meira steinefnainnihald en þau ljósari. Myndin var tekin 7. september 1996 af Galíleó-geimfarinu.
Uppgötvun
Uppgötvuð af	Galíleó Galílei & Simon Marius
Uppgötvuð	8. janúar 1610
Heiti
Nefnd eftir	Evrópu
Önnur nöfn	Júpíter II
Einkenni sporbaugs
Viðmiðunartími 8. janúar 2004
Júpíternánd	664.862 km
Júpíterfirrð	676.938 km
Miðskekkja	0,009
Umferðartími	3,551182 d
Meðal sporbrautarhraði	13,74 km/s
Brautarhalli	0,47° (miðað við miðbaug Júpíters)
Er tungl	Júpíters
Eðliseinkenni
Meðalgeisli	1560,8 km (0,245 jörð)
Flatarmál yfirborðs	3,09 × 107 km2 (0,061 jörð)
Rúmmál	1,593×1010 km3 (0,015 jörð)
Massi	4,7998×1022 kg (0,008 jörð)
Þéttleiki	3,01 g/cm3
Þyngdarafl við miðbaug	1,314 m/s2 (0,134 g)
Lausnarhraði	2,025 km/s
Snúningstími	bundinn
Möndulhalli	0,1°
Endurskinshlutfall	0,67 ± 0,03
Yfirborðshiti lægsti meðal hæsti Kelvin ~50 102 125 Selsíus
Lofthjúpur
Loftþrýstingur við yfirborð	0,1 µPa

Evrópa er aðeins minni að þvermáli en tungl jarðarinnar (máninn) og er að uppistöðu til úr silíkatbergi, sennilega með járnkjarna. Hún hefur þunnan lofthjúp sem er aðallega úr súrefni. Yfirborð Evrópu er úr vatnsís og eitt það sléttasta sem þekkist í sólkerfinu. Yfirborðið er þó þakið sprungum og rákum en tiltölulega lítið er um gíga eftir árekstra loftsteina, sem gefur til kynna að yfirborð tunglsins sé ungt. Vegna þess hve ungt og slétt yfirborðið virðist vera er uppi tilgáta um það að haf úr vatni liggi undir ísnum og að þar séu mögulega aðstæður sem séu hagstæðar lífi.^[1] Þessi tilgáta gerir ráð fyrir því að þyngdarkraftarnir frá Júpíter og hinum fylgitunglum hans verki á Evrópu þannig að berg hennar togni og teygist þannig að varmi myndist sem gæti dugað til þess að viðhalda fljótandi höfum.^[2]

Megnið af þeim upplýsingum sem til eru um Evrópu fengust frá Galíleó geimfarinu sem skotið á var loft 1989. Önnur geimför hafa aðeins flogið framhjá Evrópu en áhugaverðir eiginleikar hennar hafa orðið til þess að metnaðarfullar tillögur um frekari könnun hennar hafa verið lagðar fram. Næsta geimfar sem til stendur að senda til Evrópu er Júpíter ístunglakönnuðurinn á vegum Geimferðastofnunar Evrópu sem áætlað er að skjóta á loft árið 2022.^[3]

Uppgötvun og nafngift

Galíleó Galílei uppgötvaði Evrópu 8. janúar 1610 og Simon Marius mögulega um svipað leyti, án þess þó að þeir hafi vitað hvor af öðrum. Tunglið var nefnt eftir Evrópu, föníkskri hefðarkonu úr grískri goðafræði, sem var ástkona Seifs og sem hann gerði að drottningu Krítar.

Jafnframt uppgötvaði Galíleó Galílei hin þrjú Galíleótunglin, Íó, Ganýmedes og Kallistó, í janúar 1610. Hann sá Íó fyrst 7. janúar í 20-faldri stækkun í frumstæðum linsusjónauka sínum í háskólanum í Padúa. Við þá athugun voru Íó og Evrópa hins vegar svo nálægt hvorri annarri að Galíleó gat ekki greint þær í sundur. Daginn eftir sá hann Evrópu og Íó í fyrsta skiptið sem aðskilin tungl og því hefur Alþjóðasamband stjarnfræðinga.^[4]skráð 8. janúar sem uppgötvunardag Evrópu.

Líkt og hin Galílelótunglin er Evrópa nefnd eftir ástkonum Seifs, grískri hliðstæðu rómverska guðsins Júpíters. Simon Marius átti hugmyndina að nafngift tunglanna en hann er talinn hafa uppgötvað þau á eigin spýtur um svipað leyti og Galíleó. Galíleó hélt því þó fram að Marius hefði stolið athugunum sínum. Marius sagði hugmyndina að nafngiftinni komna frá Jóhannesi Kepler.^[5][6]

Nöfn Galíleótunglanna voru þó aldrei almennt notuð fyrr en um miðja 20. öld.^[7] Lengst af vísuðu stjörnufræðingar til tunglsins sem Júpíter II eða sem „annars tungls Júpíters“. Árið 1892 uppgötvaðist Amalþea sem er á sporbaug nær Júpíter en Galíleótunglin sem gerði Evrópu að þriðja innsta tunglinu. Voyager geimförin uppgötvuðu þrjú tungl til viðbótar sem lágu innar árið 1979 þannig að nú telst Evrópa sjötta innsta tunglið en þrátt fyrir það er nafngiftin Júpíter II stundum notuð.^[7]

Sporbaugur og snúningur

Hreyfimynd sem sýnir brautarhermun Íó, Evrópu og Ganýmedes.

Evrópa fer einn hring í kringum Júpíter á þremur og hálfum degi, á sporbaug með 670.000 km geisla. Brautarskekkja sporbaugsins er aðeins 0,009 sem merkir að hann er nánast fullkomnlega hringlaga og brautarhallinn, miðað við miðbaug Júpíters, er lítill eða aðeins 0,4701°.^[8] Evrópa er, líkt og hin Galíleótunglin, með bundinn möndulsnúning sem þýðir að tunglið snýr ávallt sömu hliðinni að Júpíter. Vegna þess er til staður á Evrópu sem Júpíter virðist alltaf vera beint fyrir ofan. Núllbaugur Evrópu er skilgreindur út frá þessum punkti.^[9] Rannsóknir benda þó til að möndulsnúningur Evrópu sé mögulega ekki fullkomlega bundinn heldur snúist hún hraðar um möndul sinn en hún snýst um sporbaug sinn, eða hafi í það minnsta gert það áður fyrr. Það bendir til þess að dreifing massa Evrópu sé ekki samhverf og að haf í fljótandi formi skilji að ísskorpuna og bergmöttulinn.^[10]

Þyngdarkraftar hinna Galíleótunglanna valda lítilsháttar brautarskekkju á sporbaug Evrópu, sem gerir að verkum að sá punktur á yfirborði hennar sem er beint undir Júpíter sveiflast í kringum miðgildispunkt. Þegar Evrópa er nálægust Júpíter á sporbaug sínum togar þyngdarafl reikistjörnunnar í tunglið þannig að það tekur á sig ílangara form. Þegar Evrópa færist fjær Júpíter tekur hún á sig hnöttóttari lögun á ný. Brautarskekkjan viðhelst vegna brautarhermunar Evrópu með Íó. ^[11] Þyngdarkraftar eins og þeir sem valda sjávarföllum á jörðinni toga stöðugt í Evrópu og teygja á henni . Það veldur því að innanvert tunglið hitnar, sem gæti viðhaldið fljótandi höfum og orsakað eldvirkni undir yfirborði þess.^[2][11] Orkan sem veldur þessari hitnun er uppruninn í snúningi Júpíters um sjálfan sig, Íó dregur hana til sín með flóðkröftum sem verka á lofthjúp Júpíters og skilar henni yfir á Evrópu og Ganýmedes með brautarhermun.^[11][12]

Einkenni

Evrópa (neðra vinstri) borin saman við tunglið (efra vinstri) og jörðina (hægri) í réttum hlutföllum.

Evrópa er aðeins minni en tungl jarðarinnar. Hún er rétt rúmlega 3.100 km í þvermáli sem gerir hana að sjötta stærsta tungli sólkerfisins og fimmtánda stærsta fyrirbæri sólkerfisins. Hún er léttari en hin Galíleótunglin en massi hennar er samt meiri en samanlagður massi allra þekktra tungla í sólkerfinu sem eru minni en hún.^[13] Þéttleiki Evrópu bendir til þess að hún sé að innri gerð svipuð jarðreikistjörnum sólkerfisins og að mestu úr silíkatbergi.^[14]

Innri bygging

Skýringarmynd af innviðum Evrópu sem sýnir ísskorpu, fljótandi haf, bergmöttul og málmkjarna.

Það er viðtekin kenning að ysta lag Evrópu sé um það bil 100 km þykkt lag af vatni sem sé frosið efst og í fljótandi formi neðar. Mælingar Galíleó geimfarsins á segulsviði leiddu í ljós að Evrópa býr yfir veiku eigin segulsviði sem virkar með segulsviði Júpíters og bendir til að undir yfirborðinu sé lag með háa rafleiðni. Það lag er líklega saltvatn. Athuganir á rákum á yfirborði ísskorpunnar benda til þess að hún hafi einhvern tímann snúist um 80° á tiltölulega skömmum tíma, sem er enn ein vísbendingin um að skorpan sé ekki föst við bergið, heldur fljóti ofan á djúpu hafi.^[15] Kjarni Evrópu er líklega málmkenndur og úr járni.^[16]

Yfirborð

Samsett mynd úr myndum frá Galíleó sem sýnir ýmis einkenni á yfirborði Evrópu: rákir, dældir, bungur og „Conamara-óreiðuna“.

Evrópa er einn sléttasti hnöttur sólkerfisins.^[17] Yfirborðseinkenni tunglsins eru flest af völdum mismikils endurskins fremur en mishæða í landslagi. Árekstrargígar eru fáir sem bendir til þess að yfirborðið sé ungt og virkt.^[18][19] Ljós ísskorpa Evrópu gefur henni hæsta endurskinshlutfall allra tungla í sólkerfinu eða 0,64.^[8][19] Miðað við þann fjölda árekstra við halastjörnur sem vænta má á Evrópu er yfirborðið líklega um 20 til 180 milljón ára gamalt.^[20] Ekki er samstaða á meðal vísindamanna um þróunarsögu Evrópu og ástæður þess að yfirborð Evrópu er eins og það er.^[21]

Geislun á yfirborði Evrópu jafngildir skammti upp á um það bil 5400 mSv á dag.^[22] Slíkur skammtur veldur mönnum alvarlegum veikindum eða dauða.^[23]

Lineae

Mynd frá Galíleó í náttúrulegum litum sem sýnir yfirborðsrákir á ísnum.

Mest áberandi einkenni yfirborðs Evrópu eru dökkar rákir sem liggja þvers og kruss um allt yfirborðið. Rákirnar eru gjarnan nefndar lineae (latína: „línur“). Nánari athuganir á ísskorpunni beggja vegna þessara ráka sýnir að þær marka skil þar sem ísinn hefur færst í gagnstæðar áttir. Stærstu rákirnar eru meira en 20 km breiðar, gjarnan með dökkum dreifðum jöðrum og ljósari í miðjunni.^[24] Líklegasta tilgátan um uppruna þessara ráka er að þær hafi orðið til við umbrot í ísnum þar sem skorpan hefur opnast og heitari ís þrýst sér upp á yfirborðið líkt og í eldgosum.^[25] Áhrifin eru svipuð þeim sem sjást á miðhafshryggjum á flekaskilum á jörðinni. Þessi brot í ísnum eru talin hafa myndast að miklu leyti vegna þyngdarkrafta Júpíters. Þar sem Evrópa er með bundinn möndulsnúning og snýr því ávallt sömu hliðinni að Júpíter, ættu þessar brotalínur að mynda augljóst og fyrirsjáanlegt mynstur. Svo er þó ekki þar sem aðeins yngstu brotalínurnar passa við mynstrið sem búast mætti við en aðrar brotalínur snúa öðruvísi en reikna mætti með og víkja því me frá mynstrinu sem þær eru eldri. Möguleg skýring á þessu er að yfirborð Evrópu snúist örlítið hraðar en innvols hennar sem er mögulegt ef ísskorpan er ekki föst við bergmöttulinn heldur fljótandi á vatni þar sem þyngdarafl Júpíters togar í hana.^[26] Samanburður á myndum frá Voyager geimförunum og Galíleó hefur leitt í ljós hver efri mörk þessarar skorpuhreyfingar gætu verið. Samkvæmt því tekur heill snúningur ísskorpunnar miðað við bergmöttulinn að minnsta kosti 12.000 ár.^[27]

Önnur jarðfræðileg einkenni

Mynd með skerptum litum af hluta Conamara óreiðunnar sem sýnir allt að 10 km stór ísstykki. Hvítu svæðin eru ísduft sem komið hefur upp úr Pwyll-gígnum.

Óreglulegum 250 m háum tindum og sléttum ísplötum ægir saman á þessari nærmynd af Conamara-óreiðunni.

Önnur einkenni á yfirborði Evrópu eru hringlaga og sporöskjulaga fyrirbæri sem kölluð eru lenticulae (latína: „freknur“). Sum eru hæðir, sum eru dældir og önnur eru dökkir blettir, sumir sléttir en aðrir óreglulegir með grófa áferð. Sumar hæðirnar líta út fyrir að hafa áður verið hluti af sléttlendinu umhverfis þær og gætu hafa myndast við einhvern þrýsting að neðan.^[28]

Sú kenning er uppi að þessi fyrirbæri hafi myndast við innskot þar sem hlýrri ís af meira dýpi þrýstir sér upp í gegnum skorpu af kaldari ís nær yfirborðinu, á svipaðan hátt og kvika hegðar sér í jarðskorpunni á jörðinni.^[28] Dökku og sléttu blettirnir gætu hafa myndast við ísbráð þegar hlýrri ísinn brýst upp í gegnum yfirborðið. Óreiðukenndari fyrirbærin (til að mynda Conamara-óreiðan) hefðu þá mögulega myndast við það að yfirborð skorpunnar brotnaði upp þannig að stykkin úr henni flytu eins og ísjakar ofan á dekkra efni að neðan.^[29]

Önnur kenning um uppruna „freknanna“ er sú að þær séu í raun fremur smá brotasvæði í ísnum og að kenningar um hæðir, dældir og dökka bletti séu oftúlkanir á myndefni frá Galileo sem ekki var í hárri upplausn. Sé það satt, bendir það til þess að líklega sé ísinn of þunnur til þess að innskotakenningin geti gengið upp.^{[30] [31]}

Teymi vísindamanna við Háskóla Texas í Austin og víðar kynnti í nóvember 2011 niðurstöður sínar í tímaritinu Nature sem bentu til þess að mörg af „óreiðusvæðunum“ á Evrópu lægju ofan á risavöxnum fljótandi stöðuvötnum.^[32][33] Samkvæmt kenningunni væru þessi stöðuvötn nálægt yfirborðinu en umlukin ís á alla kanta og því ótengd hafinu sem talið er liggja á meira dýpi undir ísnum. Til þess að staðfesta kenninguna um stöðuvötn nær yfirborðinu verður að senda geimfar til þess að skyggnast í gegnum ísinn — annaðhvort beint með því að lenda á ísnum og bora eða bræða leið í gegnum hann eða þá óbeint með því að nota til dæmis ratsjá.

Fljótandi haf

Flestir stjarnfræðingar aðhyllast kenningar sem gera ráð fyrir fljótandi hafi undir yfirborði Evrópu og að varminn sem flóðtognun tunglsins losar úr læðingi valdi því að vatn geti verið til staðar í fljótandi formi.^[2][34] Á yfirborðinu er hins vegar nístingskuldi — að meðaltali 100 K (–160 °C) við miðbaug og 50 K (–220 °C) á heimskautunum — sem veldur því að ísskorpan er eins hörð og granít.^[35] Fyrstu tilgáturnar um haf undir yfirborðinu voru settar fram út frá vitneskju um þá þyngdarkrafta sem verka á tunglið, bæði vegna örlítillar brautarskekkju þess og vegna brautarhermunar við Jó og Ganýmedes. Myndefni frá Galíleó og Voyager geimförunum renndi síðan frekari stoðum undir kenninguna.^[34]

Skýrustu vísbendingarnar um að haf sé til staðar undir yfirborðinu, að mati þeirra sem aðhyllast kenningar um þunna ísskorpu, eru „óreiðusvæðin“ svokölluðu, sem að þeirra mati eru vísbendingar um að hafið hafi þrýst á ísinn að neðan eða jafnvel brotist alveg í gegn. Þetta er hins vegar umdeild túlkun. Flestir jarðvísindamenn sem hafa rannsakað Evrópu hallast frekar að kenningum sem gera ráð fyrir þykkri ísskorpu þar sem hafið ná sjaldan, ef nokkurn tímann, að brjótast alla leið upp á yfirborðið.^[36] Þau líkön sem gerð hafa verið gefa misjafnar niðurstöður um þykkt íssins. Allt frá fáeinum kílómetrum upp í tugi kílómetra.^[37]

Tvö möguleg líkön um innviði Evrópu.

Árekstrargígar á yfirborðinu eru helsta vísbendingin um að þau líkön sem gera ráð fyrir þykkri ís séu réttari. Stærstu gígarnir eru umluktir sammiðja hringum og virðast fullir af flötum og tiltölulega nýlegum ís. Út frá þessu og þeim varma sem reiknað er með að flóðkraftar valdi á Evrópu þá hefur verið áætlað að ísskorpan sé um það bil 10–30 km þykk og að það innifeli lag af hlýrri og teygjanlegri ís. Sé það rétt gæti hafið verið um það bil 100 km djúpt undir ísnum.^[20][38] Rúmmál hafsins væri þá 3 × 10¹⁸ m³ sem er rúmlega tvöfalt rúmmál alls hafs á jörðinni.

Líkön sem benda frekar til þynnri íss gefa til kynna að ísskelin sé aðeins nokkurra kílómetra þykk. Flestir vísindamenn eru þó á því að slík líkön séu takmörkuð að því leyti að þau líti aðeins til efstu laga íssins sem sýni af sér teygjanleika þegar þyngdarkraftar Júpíters toga í þau. Dæmi um slíkt er líkan þar sem ísskorpan sem kúla er látin togna og beygjast undan þungu álagi. Þannig líkön hafa bent til þess að ysti hluti skorpunnar gæti verið allt niður í 200 metra þykkur. Ef skorpan er í raun svo þunn þá hlýtur það að þýða fljótandi vatn nái reglulega upp á yfirborðið í gegnum sprungur en þá væri yfirborðið væntanlega mun sprungnara en myndir benda til.^[37]

Sú kenning var sett fram árið 2008 að Júpíter héldi hita á hafinu á Evrópu með því að búa til stóra sjávarfallabylgju á tunglinu vegna smávægilegs möndulhalla þess. Þessi tegund sjávarfallabylgju, svokölluð Rossby-bylgja, fer hægt yfir — aðeins nokkra kílómetra á dag — en í henni felst gríðarleg hreyfiorka. Miðað við möndulhalla upp á 0,1 gráðu þá gæti hreyfiorkan sem felst í bylgjunni numið 7,3 × 10¹⁷ J. Það er tvöhundruð sinnum meiri orka en felst í hefðbundnari sjávarfallabylgjum.^[39][40] Umbreyting þessarar orku í varma gæti verið stærsta varmauppsprettan sem heldur hafinu á Evrópu fljótandi.

Galileo geimfarið gerði þá uppgötvun að Evrópa hefur vægt segulvægi sem myndast við samspil við segulsvið Júpíters. Styrkur sviðsins við segulmiðbauginn (um það bil 120 nT) sem þetta segulvægi skapar er um það bil einn sjötti af styrk sviðs Ganýmedes en sex sinnum sterkara en svið Kallistó.^[41] Tilvist þessa segulvægis bendir til þess að í innviðum tunglsins sé að finna efni með háa rafleiðni og bendir það eindregið til þess að stórt saltvatnshaf sé að finna undir yfirborðinu.^[16] Litrófsgreining á dökkrauðum rákum á yfirborðinu bendir til þess að þær séu að einhverju leyti úr söltum eins og magnesíumsúlfati sem gæti hafa orðið eftir á yfirborðinu við uppgufun vatns sem komist hefur upp úr djúpinu.^[42] Önnur möguleg túlkun á niðurstöðu litrófsgreiningar er brennisteinssýra.^[43] Hvort heldur sem er, þá eru bæði efnin annað hvort litlaus eða hvít ein og sér, þannig að rauði blærinn á rákunum hlýtur að stafa af öðrum efnum og beinist grunur sérstaklega að ýmsum brennisteinssameindum.^[44]

Lofthjúpur

Segulsviðið í kringum Evrópu. Rauða línan markar braut Galileo farsins við dæmigerð hjáflug þess.

Evrópa hefur þunnan lofthjúp sem er að mestu úr súrefni (O₂), samkvæmt athugunum Hubble-geimsjónaukans.^[45][46] Loftþrýstingurinn við yfirborðið er 0,1 μPa, 10⁻¹² sinnum loftþrýstingur við sjávarmál á jörðinni. Helsta vísbendingin um lofthjúp er frá könnunum Galileo farsins árið 1997 sem leiddu í ljós að Evrópa hefur jónahvolf (lag hlaðinna agna í efri hluta loftjúps) vegna geislunar frá sólinni og orkuhlaðinna agna frá segulhvolfi Júpíters.^[47][48]

Súrefnið í lofthjúpi Evrópu er ekki af lífrænum uppruna líkt og súrefnið í lofthjúpi jarðar heldur verður það til við sundrun vatnssameinda vegna sterkrar geislunar.^[49] Útfjólubláir geislar sólarinnar og hlaðnar agnir úr segulhvolfi Júpíters dynja á ísi lögðu yfirborðinu, kljúfa vatnssameindirnar í vetni og súrefni og skjóta frumeindunum út í loftið.^[50] Vetnið er það eðlislétt að það sleppur undan þyngdarafli tunglsins og hverfur út í geim en súrefnið situr eftir.^[51][52]

Athuganir á yfirborðinu hafa leitt í ljós að súrefnið sem verður til við sundrun vatnssameindanna fer ekki allt út í lofthjúpinn heldur verður sumt eftir á yfirborðinu eða síast inn í ísinn. Þetta súrefni gæti náð alla leið niður í hafið undir ísnum og mögulega hjálpað lífi að komast þar á legg.^[53] Miðað við að yfirborðsís Evrópu er í mesta lagi 500 milljón ára gamall þá á sér stað endurnýjun á yfirborðinu sem þrýstir eldri og súrefnismettuðum ís neðar. Súrefnið losnar á endanum út í hafið sem gæti vegna þessa verið álíka súrefnismettað og djúpsævi á jörðinni.^[54]

Vetnið og eitthvað af súrefnisfrumeindum og sameindum sleppa undan þyngdarafli tunglsins út í geim. Þar myndar það gashring eftir sporbraut tunglsins í kringum Júpíter. Bæði Cassini–Huygens og Galileo geimförin hafa greint þetta gasský sem er þéttara en sambærilegt ský sem fylgir Jó. Sterk jónandi geislun breytir gasinu á endanum í rafgas sem bætist við segulhvolf Júpíters.^[55]

Möguleikar á lífi

Hverastrýta í Atlantshafi. Á slíkum jarðhitasvæðun neðansjávar er bæði varmi og sífellt uppstreymi efna sem raska jafnvæginu í hafinu. Slíkar aðstæður eru kjörnar fyrir myndun og þrón lífs.

Evrópa er álitin einn líklegasti staður sólkerfisins utan jarðarinnar til þess að hýsa líf.^[56] Líf gæti hafa myndast í hafinu undir ísskorpunni og hafst við í svipuðum aðstæðum og þekkjast við hverastrýtur á djúpsævi eða í einangruðum stöðuvötnum eins og Vostokvatni á Suðurskautslandinu.^[57] Lífi í slíku hafi gæti svipað til örverulífs á djúpsævi á jörðinni.^[58][59] Hingað til hafa engar vísbendingar fundist sem staðfesta að líf finnist á Evrópu en margir hafa bent á nauðsyn þess að senda þangað könnunarfar til þess að kanna málið nánar.^[60]

Fram á áttunda áratug 20. aldar var almennur skilningur á eðli lífs sá að það hlyti alltaf að reiða sig á orku frá sólinni. Plöntur á yfirborði jarðar nota ljóstillífun til þess að breyta sólarljósi, koltvísýringi og vatni í sykrur og gefa einnig frá sér súrefni í því ferli. Plönturnar grotna eða dýr sem anda að sér súrefni éta þær og þannig færist orka sólarljóssins upp fæðukeðjuna. Líf á djúpsævi, langt neðan þess svæðis sem sólarljós nær til, var jafnframt talið reiða sig á sólarljós með því að lifa á næringarefnum sem bærust að ofan eða með því að éta önnur dýr sem lifðu á slíkum næringarefnum.^[61] Því var ályktað að umhverfi gæti ekki borið líf nema með því að hafa aðgang að sólarljósi eftir einhverri leið.

Þetta er risaskeggormaþyrping við lághitasvæði á botni Kyrrahafsins. Ormarnir eru rauðleitir vegna vegna þess að þeir þurfa súrefni til þess að lifa og hafa því rautt blóð. Ýmsar örverur sem hafast við í svipuðum aðstæðum þurfa hins vegar ekki súrefni.

Árið 1977 uppgötvaði djúpsjávarkönnunarleiðangur á eldvirku svæði við Galapagos-eyjar þyrpingar risaskeggorma, skeldýra og krabbadýra og ýmissa annarra tegunda sem verða í kringum jarðhitasvæði á hafsbotni sem kallast hverastrýtur.^[61] Þessar verur þrífast þrátt fyrir að hafa ekki aðgang að sólarljósi og hafa sína eigin innbyrðis fæðukeðju sem ótengd er þeirri sem reiðir sig á sólarljósið. Í stað plantna er undirstaða þessarar fæðukeðju gerlar sem fá orku sína með oxun vetnis eða vetnissúlfíðs sem streymir upp úr iðrum jarðar. Uppgötvun efnatillífunar gjörbylti stjörnulíffræði með því að benda á nýja tegund umhverfisaðstæðna á öðrum hnöttum sem gætu borið líf.

Skeggormar og aðrir fjölfruma heilkjörnungar í nágrenni þessara hverastrýta anda að sér súrefni og reiða sig þannig á ljóstillífun plantna með óbeinum hætti, en gerlar og forngerlar sem treysta á loftfirrða öndun og efnatillífun gætu gefið vísbendingar um hvernig líf í hafi Evrópu kann að vera.^[54] Varmaorkan sem losnar úr læðingi við flóðtognun Evrópu og heldur hafinu á Evrópu fljótandi getur þó ekki staðið undir jafn stóru og fjölbreyttu vistkerfi og því sem byggir á ljóstillífun plantna á jörðinni.^[62] Líf á Evrópu gæti verið að finna í þyrpingum nálægt hverastrýtum á hafsbotni eða grafið niður í sjávarbotninn líkt og örverur á jörðinni sem þrífast í örsmáum sprungum og holrýmum í bergi. Aðrir möguleikar væru þeir að líf væri að finna neðan á ísskorpunni líkt og þörungar og gerlar á heimskautasvæðum jarðar eða þá að það væri svífandi um laust í hafinu.^[63] Mikil óvissa ríkir þó enn um aðstæður. Sé hafið of kalt, gætu ekki átt sér stað líffræðileg efnaskipti lík þeim sem þekkjast á jörðinni. Ef það er of salt, gætu aðeins þrautseigustu saltkæru örverurnar lifað þar.^[63]

Richard Greenberg geimvísindamaður reiknaði það út 2009 að geimgeislar sem dyndu á yfirborði Evrópu sundruðu vatnssameindum þannig að súrefnissameindir (O₂) losnuðu út í hafið. Þetta ferli gæti samkvæmt útreikningum Greenberg orðið til þess að súrefnismettun Evrópuhafsins yrði meiri en hafa á Evrópu á nokkrum milljónum ára. Þetta gæti gert stærri lífverum sem treysta á loftháða öndun — t.d. fiskum — kleift að lifa í hafinu.^[64]

Könnun

Evrópa séð frá Pioneer 10 árið 1973

Evrópa séð frá Voyager 1 árið 1979

Mest af því sem nú er vitað um Evrópu á rætur að rekja til hjáflugs könnunargeimfara sem hófst á áttunda áratug tuttugustu aldar. Pioneer 10 og Pioneer 11 heimsóttu Júpíter árin 1973 og 1974 og tóku myndir af tunglum hans um leið en þær voru þó óskýrar miðað við það sem síðar varð. Voyager-geimförin áttu leið hjá Júpíter árið 1979 og sýndu ísi lagt yfirborð Evrópu í betri upplausn. Í kjölfar þeirra fór að bera á vangaveltum um að mögulega væri haf undir ísnum.

Galíleó geimfarið fór á sporbaug um Júpíter 1995 og var virkt í átta ár eftir það. Athuganir þess eru þær ítarlegustu sem fram hafa farið á Galíleótunglunum til þessa. Á meðal verkefna Galíleó voru Galileo Europa Mission og Galileo Millennium Mission sem bæði fólu í sér hjáflug nálægt Evrópu.^[65]

New Horizons-farið myndaði Evrópu árið 2007 þegar það átti leið hjá á leiðangri sínum til Plútó.

Framtíðaráform

Bollaleggingar um mögulegt líf á Evrópu hafa valdið því að tunglið hefur fengið mikla athygli og rík áhersla hefur verið lögð á að fleiri könnunarleiðangrar til þess þurfi að eiga sér stað í nánustu framtíð.^[66][67] Ætluð markmið slíkra leiðangra eru allt frá því að rannsaka betur efnasamsetningu tunglsins og til þess að leita að lífi í hafi þess.^[58][68] Könnun Evrópu krefst tækni sem þolir bæði mikinn kulda og gríðaröfluga geislun sem nálægðin við Júpíter veldur.^[67] Hún er áætluð 5400 mSv á dag á yfirborðinu.^[69]

Í 2011 útgáfu Planetary Science Decadal Survey — sem er rit sem gefið er út á 10 ára fresti og tekur saman helstu forgangsatriði að mati reikistjörnuvísindamanna — er mælt með leiðangri til Evrópu.^[70] Ýmsar útfærslur hafa verið lagðar til, ýmist í formi hjáflugs, að fara á sporbraut um tunglið eða jafnvel að lenda á því.^[71]

ESA valdi Júpíter ístunglakönnuðinn (enska: Jupiter Icy Moon Explorer) árið 2012 sem næsta könnunarleiðangur til Júpíters. Í þeim leiðangri munu felast nokkur hjáflug við Evrópu en aðallega snýst hann þó um könnun tunglsins Ganýmedesar.^[3][72]

Heimildir

1. Charles S. Tritt: „Possibility of Life on Europa“. Milwaukee School of Engineering. [skoðað 2007-08-10].
2. „Tidal Heating“. geology.asu.edu [á vefnum]. [skoðað 2007-10-20]. [upphafleg slóð varðveitt á vefsafni].
3. „Esa selects 1bn-euro Juice probe to Jupiter“. BBC News Online [á vefnum]. 2. maí 2012, [skoðað 2012-05-02].
4. Jennifer Blue: „Planet and Satellite Names and Discoverers“. USGS. [skoðað 2010-01-13].
5. „Simon Marius“. Students for the Exploration and Development of Space [á vefnum]. University of Arizona. [skoðað 2007-08-09].
6. Marius, S.; (1614) Mundus Iovialis anno M.DC.IX Detectus Ope Perspicilli Belgici , where he attributes the suggestion to Johannes Kepler
7. Claudio Marazzini. „I nomi dei satelliti di Giove: da Galileo a Simon Marius (The names of the satellites of Jupiter: from Galileo to Simon Marius)“. Lettere Italiane. 57 (3).
8. „Europa, a Continuing Story of Discovery“. Project Galileo [á vefnum]. NASA, Jet Propulsion Laboratory. [skoðað 2007-08-09].
9. „Planetographic Coordinates“. Wolfram Research. [skoðað 2010=03-29].
10. P. E. Geissler. „Evidence for non-synchronous rotation of Europa“. Nature. 391 (6665). doi:10.1038/34869. PMID 9450751. Bibcode: 1998Natur.391..368G.
11. Adam P. Showman. „Tidal Evolution into the Laplace Resonance and the Resurfacing of Ganymede“. Icarus. 127 (1). doi:10.1006/icar.1996.5669. Bibcode: 1997Icar..127...93S.
12. A. Gailitis. „Tidal heating of Io and orbital evolution of the Jovian satellites“. , 1982. Bibcode: 1982MNRAS.201..415G.
13. Mass of Europa: 48 Yg. Mass of Triton plus all smaller moons: 39.5 Yg (see note g here)
14. „Europa's Crust and Ocean: Origin, Composition, and the Prospects for Life“. Icarus. 148 (1). doi:10.1006/icar.2000.6471. Bibcode: 2000Icar..148..226K.
15. Ron Cowen: „A Shifty Moon“. Science News [á vefnum].
16. Margaret G. Kivelson. „Galileo Magnetometer Measurements: A Stronger Case for a Subsurface Ocean at Europa“. Science. 289 (5483). doi:10.1126/science.289.5483.1340. PMID 10958778. Bibcode: 2000Sci...289.1340K.
17. „Europa: Another Water World?“. Project Galileo: Moons and Rings of Jupiter [á vefnum]. NASA, Jet Propulsion Laboratory. [skoðað 2007-08-09].
18. Arnett, Bill; Europa (7. nóvember, 1996)
19. „Jupiter's Moon Europa“.
20. Schenk, Paul M.; Chapman, Clark R.; Zahnle, Kevin; and Moore, Jeffrey M.; Chapter 18: Ages and Interiors: the Cratering Record of the Galilean Satellites, in Jupiter: The Planet, Satellites and Magnetosphere, Cambridge University Press, 2004
21. „High Tide on Europa“. Astrobiology Magazine [á vefnum]. astrobio.net. [skoðað 2007-10-20].
22. „SPS 1020 (Introduction to Space Sciences)“. California State University, Fresno. [skoðað 2009-07-04]. (Webcite from 2009-09-20)
23. The Effects of Nuclear Weapons, Revised ed., US DOD 1962, pp. 592–593
24. „Evolution of Lineaments on Europa: Clues from Galileo Multispectral Imaging Observations“. [skoðað 2007-12-20].
25. „Resurfacing history of Europa from pole-to-pole geological mapping“. [skoðað 2007-12-20].
26. „Cycloidal cracks on Europa: Improved modeling and non-synchronous rotation implications“. [skoðað 2007-12-20].
27. Simon A. Kattenhorn. „Nonsynchronous Rotation Evidence and Fracture History in the Bright Plains Region, Europa“. Icarus. 157 (2). doi:10.1006/icar.2002.6825. Bibcode: 2002Icar..157..490K.
28. „Europa: Tidal heating of upwelling thermal plumes and the origin of lenticulae and chaos melting“. [skoðað 2007-12-20].
29. „Hydrothermal Plume Dynamics on Europa: Implications for Chaos Formation“. [skoðað 2007-12-20].
30. „Tidal Heat in Europa: Ice Thickness and the Plausibility of Melt-Through“. Bulletin of the American Astronomical Society. 30. Bibcode: 2000DPS....32.3802O.
31. „Unmasking Europa“.
32. „Active formation of ‘chaos terrain’ over shallow subsurface water on Europa“. Nature. 479. doi:10.1038/nature10608. Bibcode: 2011Natur.479..502S.
33. Marc Airhart: „Scientists Find Evidence for "Great Lake" on Europa and Potential New Habitat for Life“. Jackson School of Geosciences, 2011, [skoðað 2011-11-16].
34. Greenberg, Richard; Europa: The Ocean Moon: Search for an Alien Biosphere, Springer Praxis Books, 2005
35. McFadden, Lucy-Ann; Weissman, Paul; and Johnson, Torrence. The Encyclopedia of the Solar System. Elsevier, 2007, bls. 432. ISBN 0-12-226805-9.
36. Greeley, Ronald; et al.; Chapter 15: Geology of Europa, in Jupiter: The Planet, Satellites and Magnetosphere, Cambridge University Press, 2004
37. Billings, Sandra E., and Kattenhorn, Simon A.. „The great thickness debate: Ice shell thickness models for Europa and comparisons with estimates based on flexure at ridges“. Icarus. 177 (2), bls. 397–412, 2005. doi:10.1016/j.icarus.2005.03.013. Bibcode: 2005Icar..177..397B.
38. „Water near surface of a Jupiter moon only temporary“. CNN News [á vefnum]. 1. október, 2012, [skoðað 2012-10-02].
39. Lisa Zyga: „Scientist Explains Why Jupiter's Moon Europa Could Have Energetic Liquid Oceans“. PhysOrg.com. [skoðað 2009-07-28].
40. Robert H. Tyler. „Strong ocean tidal flow and heating on moons of the outer planets“. Nature. 456 (7223). bls. 770–772. doi:10.1038/nature07571. PMID 19079055. Bibcode: 2008Natur.456..770T.
41. Christophe Zimmer, and Khurana, Krishan K.. „Subsurface Oceans on Europa and Callisto: Constraints from Galileo Magnetometer Observations“. Icarus. 147 (2), bls. 329–347, 2000. doi:10.1006/icar.2000.6456. Bibcode: 2000Icar..147..329Z.
42. McCord, Thomas B.; Hansen, Gary B.; et al.: „Salts on Europa's Surface Detected by Galileo's Near Infrared Mapping Spectrometer“. 1998, [skoðað 2007-12-20].
43. Carlson, Robert W.; Anderson, Mark S.; Mehlman, Robert; and Johnson, Robert E.: „Distribution of hydrate on Europa: Further evidence for sulfuric acid hydrate“. 2005, [skoðað 2007-12-20].
44. Wendy M. Calvin, Clark, Roger N.; Brown, Robert H.; and Spencer, John R.. „Spectra of the ice Galilean satellites from 0.2 to 5 µm: A compilation, new observations, and a recent summary“. Journal of Geophysical Research. 100 (E9), bls. 19,041–19,048, 1995. doi:10.1029/94JE03349. Bibcode: 1995JGR...10019041C.
45. Hall, Doyle T.; et al.; Detection of an oxygen atmosphere on Jupiter's moon Europa, Nature, Vol. 373 (23. febrúar 1995), pp. 677–679 (sótt 15. apríl 2006)
46. Donald Savage, Jones, Tammy; and Villard, Ray: „Hubble Finds Oxygen Atmosphere on Europa“. Project Galileo [á vefnum]. NASA, Jet Propulsion Laboratory. [skoðað 2007-08-17].
47. Arvydas J. Kliore, Hinson, D. P.; Flasar, F. Michael; Nagy, Andrew F.; Cravens, Thomas E.. „The Ionosphere of Europa from Galileo Radio Occultations“. Science. 277 (5324), bls. 355–358, July 1997. doi:10.1126/science.277.5324.355. PMID 9219689. Bibcode: 1997Sci...277..355K. [skoðað 2007-08-10].
48. „Galileo Spacecraft Finds Europa has Atmosphere“. Project Galileo [á vefnum]. NASA, Jet Propulsion Laboratory, July 1997, [skoðað 2007-08-10].
49. Johnson, Robert E.; Lanzerotti, Louis J.; and Brown, Walter L.. „Planetary applications of ion induced erosion of condensed-gas frosts“. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 198, bls. 147, 1982. doi:10.1016/0167-5087(82)90066-7. Bibcode: 1982NucIM.198..147J.
50. Valery I. Shematovich, Cooper, John F.; and Johnson, Robert E.. „Surface-bounded oxygen atmosphere of Europa“. EGS - AGU - EUG Joint Assembly, bls. 13094, apríl 2003. Bibcode: 2003EAEJA....13094S.
51. Mao-Chang Liang, Lane, Benjamin F.; Pappalardo, Robert T.; Allen, Mark; and Yung, Yuk L.. „Atmosphere of Callisto“. Journal of Geophysical Research. 110 (E2), bls. E02003, 2005. doi:10.1029/2004JE002322. Bibcode: 2005JGRE..11002003L.
52. William H. Smyth, Marconi, Max L.: „Processes Shaping Galilean Satellite Atmospheres from the Surface to the Magnetosphere“. Workshop on Ices, Oceans, and Fire: Satellites of the Outer Solar System, Boulder, Colorado (ráðstefna), 15. ágúst, 2007. Síður: 131–132.
53. Chyba, Christopher F.; and Hand, Kevin P.; Life without photosynthesis Geymt 19 apríl 2008 í Wayback Machine
54. Hand, Kevin P.; Carlson, Robert W.; Chyba, Christopher F.. „Energy, Chemical Disequilibrium, and Geological Constraints on Europa“. Astrobiology. 7 (6), bls. 1006–1022, December 2007. doi:10.1089/ast.2007.0156. PMID 18163875. Bibcode: 2007AsBio...7.1006H.
55. William H. Smyth, Marconi, Max L.. „Europa's atmosphere, gas tori, and magnetospheric implications“. Icarus. 181 (2), bls. 510, 2006. doi:10.1016/j.icarus.2005.10.019. Bibcode: 2006Icar..181..510S.
56. Schulze-Makuch, Dirk; and Irwin, Louis N.: „Alternative Energy Sources Could Support Life on Europa“. Departments of Geological and Biological Sciences, University of Texas at El Paso [á vefnum]. 2001, [skoðað 2007-12-21]. [upphafleg slóð varðveitt á vefsafni].
57. Exotic Microbes Discovered near Lake Vostok Geymt 26 ágúst 2009 í Wayback Machine, Science@NASA (10. desember, 1999)
58. David L. Chandler: „Thin ice opens lead for life on Europa“. New Scientist [á vefnum]. 20. október 2002.
59. Jones, Nicola; Bacterial explanation for Europa's rosy glow Geymt 18 október 2012 í Wayback Machine, NewScientist.com (11. desember 2001)
60. Phillips, Cynthia; Time for Europa, Space.com (28. september 2006)
61. Chamberlin, Sean: „Creatures Of The Abyss: Black Smokers and Giant Worms“. Fullerton College [á vefnum]. 1999, [skoðað 21. desember 2007].
62. McCollom, Thomas M.. „Methanogenesis as a potential source of chemical energy for primary biomass production by autotrophic organisms in hydrothermal systems on Europa“. Journal of Geophysical Research. 104, bls. 30729, 1999. doi:10.1029/1999JE001126. Bibcode: 1999JGR...10430729M.
63. Marion, Giles M.; Fritsen, Christian H.; Eicken, Hajo; and Payne, Meredith C.: „The Search for Life on Europa: Limiting Environmental Factors, Potential Habitats, and Earth Analogues“. Astrobiology [á vefnum]. 2003, [skoðað 2007-12-21].
64. Nancy Atkinson: „Europa Capable of Supporting Life, Scientist Says“. Universe Today, 2009, [skoðað 2009-10-11].
65. „The Journey to Jupiter: Extended Tours - GEM and the Millennium Mission“. Afrit af upprunalegu geymt þann 16. mars 2013. Sótt 5. janúar 2013.
66. Leonard David: „Europa Mission: Lost In NASA Budget“. Space.com, 7. febrúar 2006, [skoðað 10. ágúst 2007].
67. Louis Friedman: „Projects: Europa Mission Campaign; Campaign Update: 2007 Budget Proposal“. The Planetary Society, 14. desember 2005, [skoðað 10. ágúst 2007].
68. Muir, Hazel; Europa has raw materials for life, NewScientist.com (22. maí 2002)
69. Ringwald, Frederick A. ; SPS 1020 (Introduction to Space Sciences) námskeiðsglósur, 29. febrúar 2012.
70. „Lean U.S. missions to Mars, Jupiter moon recommended“. Reuters, 8 March 2011.
71. Fundur OPAG, mars 2012
72. ESA - Selection of the L1 mission - 17. apríl, 2012

Tenglar

• Vísbendingar um stór stöðuvötn í ísskorpu Evrópu, Stjörnufræðivefurinn.
• Hvað er einkennandi fyrir tungl Júpíters, sérstaklega Kallistó, Ganýmedes, Íó og Evrópu?^{[óvirkur tengill]}, Vísindavefurinn.
• Galíleótunglin, Stjörnufræðivefurinn.