Jupiters måne Europa ligger inkapslad i ett tjockt istäcke. 180 minusgrader i genomsnitt gör isen hård som granit. Vid horisonten tronar Jupiter som en gigantisk, randig kupol och gasjätten bombarderar månens yta med kraftig strålning.
Europa har inga berg och i princip inga kratrar, men ytan genomskärs av stora revor och sprickor. På en ställe skjuter ett par hundra meter höga gejsrar upp vattenånga ur sprickorna. På en annan plats sticker en hel skog av tio till 15 meter höga isspjut upp som ett försvarsverk.
Jupiters minsta måne, Europa, är milt uttryckt en ogästvänlig plats för en jordbo. Astrobiologer som utforskar möjligheten till liv i rymden menar ändå att Jupiters måne är det bästa förslaget i vårt solsystem på en plats som kan hysa liv.
Därför planerar både Nasa, den amerikanska rymdfartsorganisationen, och deras europeiska kollegor i ESA att för första gången undersöka det som mätningar tyder på: Att alla förutsättningar för liv finns på den djupfrysta månen.
Vattenånga är en ledtråd
Båda sonderna ska analysera ytan och söka igenom isen efter fickor med vatten. Nasas Europa Clipper ska också kartlägga månen, ta detaljerade bilder och leta efter en landningsplats för en framtida expedition.
Astronomerna har länge haft en teori om ett hav i ismånens inre, men det slutgiltiga beviset för vatten i atmosfären runt Europa hittade forskarna på Nasas Goddard Space Flight Center i Maryland först 2019. Med hjälp av en så kallad spektrograf på världens största teleskop, Keck-observatoriet på Hawaii, USA, studerade forskarna månen Europa natt efter natt.
Spektrografen mäter den kemiska sammansättningen av Europas atmosfär utifrån de frekvenser av infrarött ljus som de olika partiklarna i atmosfären avger eller absorberar när de utsätts för kosmisk strålning – till exempel specifika frekvenser av infrarött ljus som uppstår när vatten träffas av solstrålar.
Plötsligt glödde vattenmolekylerna och inom några minuter kunde forskarna registrera två ton vatten. Den plötsliga koncentrationen av vattenmolekyler kunde bara orsakas av en gejser och är en viktig upptäckt eftersom det är första gången som vattenånga har registrerats på Europa.
Om vattnet kommer från det underliggande havet, vilket är sannolikt, finns det också en transportväg mellan yta och hav. Det innebär att ingredienserna för liv, som syre, organiska molekyler och näringssalter kan hitta varandra.
Video: Forskare såg infrarött ljus från vattenmolekyler
Den kraftiga strålningen från rymden, och speciellt solen, träffar vattenångan från Europas gejsrar. Då de olika grundämnena absorberar eller lyser vid olika energier, har de var sin signatur som kan avläsas av spektrografen. Därför var det möjligt för amerikanska forskare att mäta vattenmolekyler på Europa – samt att mäta mängden vatten i gejsrarna. De observerade Europa i 17 nätter under två år, men bara en gång visade spektrografen den tydliga signalen från vattenånga på månens sydpol. Därför vet forskarna inte var, hur ofta och hur länge gejsrarna är aktiva, och de tror att de kraftiga gejsrarna är sällsynta, lokala händelser.
Anledningen till att forskarna är så intresserade av att hitta vatten är att vatten är en av tre huvudingredienser i livets cocktail. De två övriga ingredienserna är dels en samling grundämnen, som kol, väte, kväve, syre, fosfor och svavel, dels energi.
Syre finns i månens atmosfär och astrobiologerna menar att de olika ämnena fanns när Europa bildades.
Asteroider som sedan träffat månen kan också ha lämnat ämnen i isen. Energin står Jupiter för.
Jupiter sliter i sin ismåne
Tidvattenkraften från Jupiter betyder att den inre kärnan i Europa genererar värme så att havet under isen håller sig flytande.
Möjligtvis finns hela sjöar av smältvatten i fickor inne i istäcket. Jupiters gravitation är mer än dubbelt så kraftig som jordens gravitation, och eftersom Europa rör sig i en ellipsformig bana runt Jupiter dras ytan ut och tryckts ihop, precis som ett gummiband.
Resultatet är att isen hela tiden är i rörelse ovanpå det flytande havet och skapar en form av plattektonik som vi känner igen från jorden.
Mönster i isen avslöjar att plattor av is på en plats har skjutits mot varandra medan de på andra platser har drivit ifrån varandra, vilket har bildat djupa sprickor i ytan. Rörelserna tyder på att isen har varit delvis smält och har fryst till igen.
Europas hav är den enda plats där det är lönt att leta efter livsförhållanden på månen eftersom den kraftiga, förödande strålningen från Jupiter inte kan tränga igenom isen och ned i vattenmassorna.
Vi har begränsade kunskaper om havet på Europa. Månen är tio procent mindre än jorden, men forskarna menar att havet rymmer minst dubbelt så mycket vatten som jordens alla hav, och att det är omkring 100 kilometer djupt. Som jämförelse finns jordens djupaste punkt cirka elva kilometer ned i Marianergraven.
Intelligenta djur kan frodas
Frågan är då vad det är för liv som forskarna kommer att hitta i det mörka, iskalla havet? Medan spekulationer om att hitta spår av liv på Mars oftast handlar om bakteriekulturer så vågar en del forskare hoppas på varelser av en helt annan kaliber på Europa.
Den engelska rymdforskaren, professor Monica Grady på The Open University i Milton Keynes, säger att större djur med intelligens motsvarande en bläckfisk kan frodas i månhavet. Och hon är inte ensam, astronomer på Nasa har tidigare luftat liknande tankar.
Clipper ska hitta livets kem
Sonden ska undersöka kemin i atmosfär och yta, kartlägga Europa och ta reda på om det verkligen finns ett hav under isen, om isen rör sig och om det finns någon förbindelse mellan yta och hav. Det är avgörande för om liv kan utvecklas.
Ska flyga genom vattenånga
Med spektrometrar som identifierar molekyler med hjälp av strålning kan Clipper identifiera kompositionen av månens atmosfär och yta. Forskarna hoppas kunna styra sonden genom vattenånga från en gejser och avslöja om livets byggstenar, till exempel aminosyror, finns i vattenångan.
Ska hitta landningsplats
Kameror ska ta bilder av ytan med en upplösning på 50 meter. Bilderna kan visa om ytans saknade kratrar beror på att isen är i rörelse. Det kan vara tecken på geologisk aktivitet. Clipper ska också hitta en lämplig plats för en framtida landningsmodul.
Kan hitta vatten i isfickor
En temperatursensor ska avslöja smälta områden under isen medan en radar söker efter ihåligheter med smältvatten. Sjöar i isen kan vara huvudmålet för en senare expedition eftersom chansen är stor att det smälta havsvattnet har haft kontakt med ytan och innehåller några av livets byggstenar.
Kanske vet vi mer om Europas eventuella liv inom fem år, då två rymdfarkoster sätter kurs mot ismånen. 2022 skickar ESA sonden JUICE mot Jupiter.
Efter sju års resa ska JUICE i tre år observera Jupiter och månarna Ganymedes, Callisto och Europa – som alla är ismånar med sannolika hav under isen.
Expeditionen handlar inte bara om att leta efter liv, den ska även samla in allmän kunskap om hur ismånarna bildats och utvecklats. JUICE ska passera Europa två gånger och när den är som närmast kommer den att befinna sig 400 kilometer från ytan.
Nasa jagar landningsplatsNasa lägger allt sitt fokus på Europa när rymdfartsorganisationen mellan 2023 och 2025 skickar iväg farkosten Europa Clipper mot ismånen. Sonden ska efter upp till sex års resa kartlägga det mesta av månen och undersöka om det är så att förhållandena kan ge möjlighet till liv.
Se en videosimulering av hur uppdragen ska genomföras:
Två expeditioner, en från Esa och en från Nasa, ska undersöka de tjocka isflaken och det underliggande vattnet, som forskare tror ligger under isen. Ingen räknar med att hitta liv på ytan, men rödaktiga färger i issprickorna kan bero på organiska ämnen som har trängt upp till ytan från havet, och organiska ämnen kan vara tecken på liv. Gejsrarna tyder på att det är hål ned till havet, så att det kan ske en utväxling av näringsämnen och syre.
Under 3,5 år ska farkosten passera Europa på olika avstånd och komma så nära som 25 kilometer från ytan, där den bland annat ska försöka hitta en lämplig landningsplats för nästa expedition till Europa.
Atomborr ska trånga igenom is
Trots att en landningsexpedition till Europa än så länge bara är på idéstadiet har den amerikanska kongressen redan beviljat medel för att utveckla en landningsfarkost.
Enligt planerna ska Nasa bygga en farkost som kan ta prover en decimeter under ytan, vilket är tillräckligt djupt för att hitta eventuell organisk materia som inte har förstörts av strålning.
En annan plan går ut på att landa med en atomdriven borr som kan tränga igenom isen.
Ingenjörer som är knutna till programmet SESAME (Scientific Exploration Subsurface Access Mechanism for Europa) håller på att utveckla en sådan borr som ska hitta smältvattensjöar inne i isen och i bästa fall nå ända ned till havet. Astrobiologernas dröm är att via borrhålet skicka en självkörande undervattensdrönare ned i Europas djup för att leta efter rymdvarelser i det kalla och mörka vattnet.