Jupiters måne Europa har en isig skorpa som täcker en stor, globala havet. Det steniga lagret under kan vara tillräckligt varmt för att smälta, leder till undervattensvulkaner.

Ny forskning och datormodellering visar att vulkanisk aktivitet kan ha inträffat på havsbotten av Jupiters måne Europa under det senaste förflutna - och fortfarande kan hända. NASA:s kommande Europa Clipper-uppdrag, siktar på en lansering 2024, kommer att svepa nära den isiga månen och samla in mätningar som kan kasta ljus över de senaste fynden.

Forskare har starka bevis för att Europa hyser ett enormt hav mellan dess isiga skorpa och steniga inre. Det nya verket visar hur månen kan ha tillräckligt med inre värme för att delvis smälta detta steniga lager, en process som skulle kunna mata vulkaner på havsbotten. Den senaste 3D-modelleringen av hur denna inre värme produceras och överförs är den mest detaljerade och noggranna undersökningen hittills av effekten denna inre uppvärmning har på månen.

Nyckeln till att Europas steniga mantel är tillräckligt varm för att smälta ligger i den massiva gravitationskraften som Jupiter har på sina månar. När Europa kretsar kring gasjätten, den isiga månens inre böjer sig. Böjningen tvingar energi in i månens inre, som sedan sipprar ut som värme (tänk på hur man upprepade gånger böjer ett gem genererar värme). Ju mer månens inre böjer sig, desto mer värme genereras.

Forskningen, publicerades nyligen i Geofysiska forskningsbrev , modellerar i detalj hur Europas steniga del kan böjas och värmas under dragningen av Jupiters gravitation. Den visar var värmen försvinner och hur den smälter den steniga manteln, ökar sannolikheten för vulkaner på havsbotten.

Vulkanisk aktivitet på Europa har varit ett ämne för spekulationer i årtionden. Som jämförelse, Jupiters måne Io är uppenbarligen vulkanisk. Hundratals vulkaner där bryter ut lavafontäner och sprutar ut vulkanisk gas och damm upp till 400 kilometer hög - aktivitet som beror på samma typ av inre uppvärmning som orsakas av Jupiters drag. Men Europa är längre bort än Io från sin värdplanet, så forskare har undrat om effekten skulle vara liknande under den isiga ytan.

Leds av Marie Běhounková från Charles University i Tjeckien, författarna förutspådde vidare att vulkanisk aktivitet är mest sannolikt att inträffa nära Europas poler - de breddgrader där mest värme genereras. De tittade också på hur vulkanisk aktivitet kan ha utvecklats över tiden. Långlivade energikällor ger fler möjligheter för potentiellt liv att ha utvecklats.

Undervattensvulkaner, om närvarande, kan driva hydrotermiska system som de som ger liv på botten av jordens hav. På jorden, när havsvatten kommer i kontakt med het magma, interaktionen resulterar i kemisk energi. Och det är kemisk energi från dessa hydrotermiska system, snarare än från solljus, som hjälper till att stödja livet djupt i våra egna hav. Vulkanisk aktivitet på Europas havsbotten skulle vara ett sätt att stödja en potentiell beboelig miljö i månens hav.

"Våra fynd ger ytterligare bevis för att Europas underjordiska hav kan vara en miljö som är lämplig för uppkomsten av liv, ", sa Běhounková. "Europa är en av de sällsynta planetariska kropparna som kan ha upprätthållit vulkanisk aktivitet under miljarder år, och möjligen den enda bortom jorden som har stora vattenreservoarer och en långlivad energikälla."

Direkta observationer

NASA-forskare kommer att få möjlighet att sätta de nya förutsägelserna på prov när Europa Clipper når sitt mål 2030. Rymdfarkosten kommer att kretsa runt Jupiter och utföra dussintals nära förbiflygningar av Europa för att kartlägga månen och undersöka dess sammansättning. Bland de vetenskapliga data som den samlar in, rymdfarkosten kommer att undersöka ytan i detalj och ta prov på månens tunna atmosfär.

Yt- och atmosfärobservationerna kommer att ge forskare en chans att lära sig mer om månens inre hav om vattnet sipprar upp genom den isiga skorpan. Forskare tror att utbytet av material mellan havet och jordskorpan skulle lämna spår av havsvatten på ytan. De tror också att börsen kan avge gas, och möjligen till och med vattenånga, med utstötta partiklar som kan innehålla material som kommer från havsbotten.

När Europa Clipper mäter månens gravitation och magnetfält, anomalier i dessa områden, speciellt mot polerna, kan hjälpa till att bekräfta den vulkaniska aktivitet som förutspåtts av den nya forskningen.

"Utsikten för en het, stenigt inre och vulkaner på Europas havsbotten ökar chansen att Europas hav kan vara en beboelig miljö, " sa Europa Clipper Project-forskaren Robert Pappalardo från NASA:s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien. "Vi kanske kan testa detta med Europa Clippers planerade gravitations- och sammansättningsmätningar, vilket är en spännande framtid."

Mer om uppdraget

Uppdrag som Europa Clipper hjälper till att bidra till området astrobiologi, den tvärvetenskapliga forskningen om variabler och villkor i avlägsna världar som skulle kunna hysa livet som vi känner det. Även om Europa Clipper inte är ett livsupptäckt uppdrag, den kommer att genomföra detaljerad spaning av Europa och undersöka om den iskalla månen, med dess underjordiska hav, har förmågan att försörja livet. Att förstå Europas beboelighet kommer att hjälpa forskare att bättre förstå hur livet utvecklades på jorden och potentialen för att hitta liv bortom vår planet.

Drivs av Caltech i Pasadena, Kalifornien, JPL leder utvecklingen av Europa Clipper-uppdraget i samarbete med Johns Hopkins Applied Physics Lab (APL) i Maryland för byråns Science Mission Directorate i Washington. Planetary Missions Program Office vid NASA:s Marshall Space Flight Center i Huntsville, Alabama, utför programledning för Europa Clipper-uppdraget.

Mer information om Europa och Europa Clipper finns här:europa.nasa.gov" target="_blank"> europa.nasa.gov