Det är lysande nyheter. På drygt ett decennium det kommer att finnas två rymdfarkoster som utforskar en av de mest beboeliga världarna i solsystemet – Jupiters måne Europa. Det är tack vare ett nyligen tillkännagivande från NASA att orbitern Europa Clipper har fått klartecken, planerad att nå månen i början av 2030-talet.

I april i år, Europeiska rymdorganisationen godkände också utvecklingen av Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE), som för närvarande beräknas nå Jupitersystemet 2029.

Vid rymdålderns gryning, man föreställde sig att allt liv i slutändan var beroende av energi från solen. De frusna isbollsmånarna på de yttre planeterna verkade osannolika boningar för någon form av liv. Upptäckter av blomstrande ekosystem på jordens botten, förlitar sig på hydrotermiska ventiler för både energi och molekylärt bränsle, ändrade allt det där. Nu vet vi att livet kan frodas i miljöer som är helt isolerade från solen.

Europa tros kunna hysa enkla, mikrobiellt liv i sin vätska, inre hav under dess isiga yta. Det beror på att det har var och en av tre väsentliga förutsättningar för liv i överflöd:en källa till biokemiskt användbara molekyler, en energikälla och ett flytande lösningsmedel (vatten) där lösta ämnen kan reagera kemiskt med varandra.

Europas energi kommer från en kombination av dess lätt elliptiska bana om Jupiter och dess gravitationsinteraktion med två andra månar. Denna kombination av krafter utsätter Europa för en tidvattenvariation i gravitationen med varje omloppsbana, får det att böjas och avge värme, som förhindrar att vattnet fryser.

Europas biokemiskt användbara molekyler kan komma från nedslag av kometer eller från djupt inne i månens steniga kärna.

Isgenomträngande radar

Både Europa Clipper och JUICE kommer att bära speciella radarinstrument för att sondera under Europas ytis. Detta är ingen ny teknik, radar har använts sedan 1970-talet för att hitta subglaciala sjöar i Antarktis och, på senare tid, på Mars.

När det händer, Europa kan erbjuda en ännu mer lämplig miljö för att prova detta eftersom den kallare isen blir, desto mer transparent blir det för radar. Att vara så långt från solen, typiska dagtid yttemperaturer i Europa är -170°C. Målet på Europa är att fastställa vid vilket djup inlandsisen ger vika för ett globalt hav av flytande vatten. Nuvarande modeller förutspår att det är på ett djup av 15-25 km.

Dock, flytande vatten kan också hittas mycket närmare ytan, som skulle vara lättare att komma till. Bevis från bilder från rymdteleskopet Hubble verkar visa plymer av flytande vatten som bryter ut från södra halvklotet. Produktionen av dessa plymer kan fungera ungefär som en vulkan, med flytande vatten som väller upp från havet nedanför.

Vatten, under tillräckligt tryck, kommer att tvinga sig igenom sprickor och tomrum inne i isen, så småningom når ytan för att få ett utbrott som gejsrar. Under denna process, allt flytande vatten som inte riktigt når ytan kan ändå fylla tomrum och sprickor i isen, bildar något som mycket liknar de subglaciala sjöarna på Mars och Antarktis.

Uppdragen borde kunna hitta dessa funktioner om de finns. Allt detta bidrar till ett av de slutliga målen för dessa uppdrag, som är att spana ut den bästa platsen för en framtida landare som en dag skulle kunna borra sig genom isen och nå det gåtfulla havsriket under.

Gravity kartor

Rymdfarkoster som färdas nära ytan av en planet eller måne kan använda små förändringar i rakethastighet för att upptäcka subtila variationer i gravitationsfältet för det objektet. Sådana "gravitationella anomalier" orsakas av förändringar i densiteten av material under planetytan när rymdfarkosten flyger ovanför.

Till exempel, tätare sten som man kan hitta i en bergskedja kan få rymdfarkosten att uppleva en mätbar extra gravitationsdragkraft. Detektering av gravitationella anomalier på jorden har använts i många år för att identifiera underjordiska strukturer som oljefält, metallavlagringar och den berömda dinosaurieförstörande nedslagskratern vid Chixculub i Mexiko.

JUICE och Europa Clipper kommer också att kunna upptäcka gravitationella anomalier och potentiellt tillåta forskare att hitta intressanta egenskaper på havets botten. En jämn havsbotten med små gravitationella anomalier skulle faktiskt vara en välsignelse för utsikterna till liv, eftersom det skulle innebära mer värmeflöde från månens inre.

Att ta sig igenom isen

Men för att till slut hitta liv på Europa, vi måste ta oss under isen genom att en dag sätta en landare på ytan, potentiellt bära en ubåt. Även om Europa Clipper och JUICE identifierar var isen är tunnast, det här kommer att bli utmanande.

Europa ligger nära Jupiter, vilket innebär att rymdfarkoster behöver massor av bränsle för att ändra sin hastighet tillräckligt mycket för att de kan ta sig ut ur planetens massiva gravitationsfält och gå i omloppsbana om månen. JUICE, faktiskt, kommer att bli den första rymdfarkosten att utföra denna manöver vid Ganymedes, en av Jupiters andra månar, och den kommer att använda 3, 000 kg bränsle för att göra det på samma resa.

Det finns också enorma mängder skadlig strålning på Jupiter, vilket kan skada rymdfarkoster på lång sikt. Europa Clipper kommer därför att stanna i långa kretslopp runt Jupiter, upprepade gånger tar den ut ur strålningsfältet. Den kommer att studera Europa genom att istället utföra månens förbiflygningar.

Bristen på betydande atmosfär i Europa utgör ett annat problem. Det betyder att vi inte kan bromsa en landare med värmesköldar och fallskärmar. Allt måste göras med raketer, kräver ännu mer bränsle. Bristen på atmosfär ger också lite skydd mot strålning när landaren är på ytan.

Även om en rymdfarkost överlever en landning, det är frågan om själva isen. Att använda en mekanisk borr för att borra genom många mil av superkall is, som är hård som granit, är inte troligt. Istället övervägs mer exotiska sätt att ta sig igenom, som att använda laser eller värme från en kärnreaktor för att smälta genom isen.

En annan faktor är att Europa, för närvarande, är en orörd miljö. Det betyder att dessa komplexa uppgifter måste utföras utan att oavsiktligt förorena havet med föroreningar från rymdfarkosten, eller andra marklevande mikrober som kan ha hängt med.

Men på ett eller annat sätt, vi kommer dit. Den sista utmaningen kan då vara att se till att rymdfarkosten eller ubåten, efter att äntligen nått havet, blir inte uppäten av något som simmar runt i djupet.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.