Sökandet efter liv utanför jorden har tagit många former. Mars, vår grannvärld, ser ut som att det en gång var beboeligt. Kanske också Venus, trots sina nuvarande helvetesförhållanden. Men de senaste åren, forskarnas blickar har dragits någon annanstans. Hur är det med Jupiters månar?

Tre av Jupiters fyra största månar är isiga, och 1998 upptäckte NASA:s rymdfarkost Galileo lockande antydningar om ett hav under en, Europa. Sedan dess, ytterligare studier har upptäckt tecken på vattenplymer som eventuellt bryter ut från detta hav.

De andra två stora isiga månarna, Ganymedes och Callisto, tros också ha hav under sina ytor. Nu, nya frågor ställs:om det finns vatten på dessa månar, kan det finnas liv? Och kunde vi leta efter det?

För att hjälpa till att svara på den frågan, Europeiska rymdorganisationen planerar att skicka en rymdfarkost till Jupiter 2022, kallas Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE). Planerad för ankomst 2029, den kommer att utföra flera förbiflygningar av Europa och Callisto innan den går in i omloppsbana runt Ganymedes från 2032-2034 – den första rymdfarkosten som kretsar kring en annan måne än jordens måne. Under denna tid, det kommer att returnera ovärderlig data tillbaka till jorden.

Innan den ens kommit dit, dock, forskare är redan upptagna med att studera dessa månar för tecken på beboelighet, och förbereda för de uppgifter som kommer att returneras av uppdraget.

Instängd

Haven under dessa månar är sannolikt stora, spänner över hela månarnas omkrets och sträcker sig tiotals kilometers djup. Men de är också fångade under tiotals kilometer is, gör studier av dem mycket svåra.

Ett av våra bästa tillvägagångssätt hittills har varit att leta efter effekterna av salt i haven på deras elektriska ledningsförmåga genom att studera magnetfält runt månarna. Men dessa studier "har mestadels försummat alla andra effekter som genererar magnetfält, sa professor Joachim Saur, en planetforskare från universitetet i Köln, Tyskland, som tunna atmosfärer runt månarna. "Det är väldigt viktigt att reda ut effekterna som verkligen kommer från havet."

Prof. Saur är projektkoordinator för Exo-Oceans, som hoppas kunna svara på denna fråga. Projektet använder modeller och data från NASA:s rymdfarkost Galileo, som kretsade i det jovianska systemet från 1995 till 2003, tillsammans med mätningar från NASA:s rymdfarkost Juno som för närvarande befinner sig vid Jupiter och fjärrobservationer från teleskop som Hubble, att undersöka dessa hav.

"Våra resultat kommer inte att kullkasta tanken på ett hav, " om Europa och Ganymedes sa Prof. Saur, även om han noterade att de kunde fråga en om Callisto. Men man hoppas att de kan ge en bättre indikation på saker som havens tjocklek, deras salthalt, och deras avstånd från de isiga täcken ovanför.

Allt detta har viktiga konsekvenser för månarnas beboelighet. För att kunna försörja livet, man tror att haven måste vara i kontakt med sten på botten för att livet ska ha en källa till mat, " och för närvarande anses bara Europa uppfylla det villkoret.

"Europa är en av de bästa kandidaterna för beboelighet eftersom det flytande vattnet är i direkt kontakt med silikatmanteln, ", sa Prof. Saur. "Så det finns en möjlighet att mineraler läcker ut från jordskorpan till havet. Och ju rikare den är på kemiska föreningar, desto bättre är det för livets utveckling."

Men det finns bara så mycket som kan göras innan JUICE kommer. När det väl gör det, dess magnetometerinstrument ger användbara mätningar på månarnas magnetfält, ger oss viktiga data om haven under. "Detta kommer att tillåta oss att separera alla olika effekter, sa Prof. Saur.

Strålning

En annan viktig faktor när det gäller månarnas beboelighet är hur mycket strålning från Jupiter som träffar dem. Jupiter producerar mycket skadlig strålning, så mycket att det kan skada rymdfarkoster som kommer för nära.

Ett sätt att studera detta är att observera norrsken på månarna, produceras när laddade partiklar från Jupiter träffar magnetfält runt dem. Europa, till exempel, har ett konstant norrsken som kan observeras i ultravioletta bilder från Hubble.

"Det handlar om hur månen utsätts för denna strålning eftersom de laddade partiklarna från strålningen skapar norrsken, sade Dr Lorenz Roth, en planetarisk astronom och fysiker från Kungliga Tekniska Högskolan i Stockholm, Sverige. "Så det är ett slags mått på hur mycket strålning som finns där."

Dr. Roth arbetade på AuroraMHD-projektet, som försökte använda några av dessa norrskensobservationer av Europa och Jupiters vulkaniskt aktiva måne Io för att lära sig mer om dem. Samtidigt som projektet hämmades av covid-19-pandemin, det gav en del användbar data.

Särskilt, det hjälpte till att bekräfta förekomsten av vattenplymer på Europa, och undersökte hur de interagerade med dess atmosfär. Och man hoppas att detta arbete kan byggas på, med juice, för att ytterligare studera beboeligheten hos Jupiters isiga månar.

"Frågan om beboelighet och liv hänger alltid kvar i bakgrunden, " sade Dr. Roth. "I alla aspekter, inklusive storlek, de stora Jupitermånarna är som planeter:de liknar eller är större än Merkurius, en har ett magnetfält, de har atmosfärer, de har hav (och så vidare).

"Europa är mer lovande (eftersom dess) vatten med stor sannolikhet är direkt kopplat till det steniga materialet på havsbotten, vilket gör att någon reaktion kan äga rum."

JUICE kommer att utrustas med ett eget ultraviolett instrument som kan studera månarnas norrsken mer i detalj, hjälpa forskare att ta reda på hur Jupiters strålning kan påverka deras chanser att leva. "När JUICE väl är i omloppsbana, vi kommer att få mycket information, " sade Dr. Roth. "Den kan kontinuerligt mäta magnetfälten runt månarna."

Potentiell beboelighet

Av sig själv, JUICE förväntas inte definitivt berätta för oss om det finns liv på Jupiters månar. Men dess data, tillsammans med NASA:s Europa Clipper-uppdrag som kommer att anlända till det jovianska systemet vid samma tidpunkt för att studera Europa, skulle kunna ge användbar information om deras potentiella beboelighet.

På samma sätt som de första uppdragen till Mars bedömde dess beboelighet, innan senare uppdrag – som NASA:s nyligen landade Perseverance rover – skickades för att leta efter liv, så också kan liknande forskning äga rum för Jupiters månar.

"Medan JUICE och Europa Clipper inte ens har lanserats ännu, det finns redan diskussioner om vad som kan bli nästa, " sade prof. Saur, till exempel landare som använder borrar för att gå in i isen och prova dessa hav. "Det pågår redan arbete parallellt med vad som kan bli nästa steg, " han sa.