År 1610, Galileo kikade genom sitt teleskop och såg fyra ljusa månar som kretsade runt Jupiter, skingra den långvariga uppfattningen att alla himlakroppar kretsade runt jorden. År 2024, när forskare förväntar sig att skicka rymdfarkosten Europa Clipper för att undersöka en av dessa månar, de kan också hitta bevis som i grunden förändrar vår förståelse av solsystemet.

Europa är den sjätte månen som ligger närmast Jupiter och är ungefär lika stor som vår egen. Tack vare data som hämtats av rymdsonden Galileo – som lanserades 1989 och fick sitt namn för att hedra den italienska astronomen – och rymdteleskopet Hubble, forskare är nästan säkra på att en salt, flytande hav är gömt under Europas isiga yta, en så stor att astronomer tror att den kan innehålla två gånger så mycket vatten i alla jordens hav tillsammans.

Europa självt har funnits i 4,5 miljarder år, men dess yta är geologiskt ung, bara cirka 60 miljoner år gammal, antyder att det hela tiden har återuppstått, kanske genom en process ungefär som jordens skiftande plattektonik. När Europa reser runt Jupiter, dess elliptiska bana och planetens starka gravitationskraft får månen att böjas som en gummiboll, producerar värme som kan upprätthålla havets flytande tillstånd. Hydrotermisk energi i månens kärna, kvar från dess bildande, kan också värma havet vid havsbotten.

Dessa unika egenskaper har fått NASA att betrakta Europa som "den mest lovande platsen i vårt solsystem för att hitta dagens miljöer som är lämpliga för någon form av liv bortom jorden." Men för att livet ska existera, den behöver mer än bara vatten och energi. Den behöver också viktiga kemikalier som väte, kol, och syre. Medan Europa verkar markera de två första rutorna, dess sammansättning förblir ett mysterium. Att bekräfta alla dessa tre ingredienser för livet kommer att avgöra om Europa är beboeligt.

"Det är frågan om 4 miljarder dollar, säger Haje Korth, en rymdfysiker vid Johns Hopkins Applied Physics Lab och biträdande projektforskare för Europa Clipper-uppdraget. Han och hans kollegor vid NASA och dess Kalifornien-baserade Jet Propulsion Lab förbereder sig för att undersöka om Europa kan innehålla de ingredienser som är nödvändiga för liv någonstans i dess stora hav.

I slutet av 2024, de kommer att skicka orbiter till himlen ovanför Cape Canaveral, där den börjar sin fem och ett halvt år långa resa till Europa. Under den tiden kommer den att flyga förbi både Mars och jorden, använda planeternas gravitation för att slunga sig 484 miljoner miles mot Jupiter, anländer 2030. Kate Craft, en av uppdragets forskare, varnar för att den långa resan kommer att föregå ännu större utmaningar.

"Strålningen från Jupiter är riktigt hård, " säger hon. "Våra instrument måste kunna överleva det."

Ungefär lika stor som en basketplan, Europa Clipper kommer att bära en imponerande svit med 10 separata instrument. Korth säger att få alla dessa prylar att fungera samtidigt - i de kyliga temperaturerna i yttre rymden, inte mindre – kommer att bli ännu ett test.

Två kameror, så kraftfulla att de kommer att kunna plocka upp funktioner som bara är några meter långa, kommer att kartlägga månens yta i färg och från flera vinklar. Spektrometrar kommer att studera den kemiska sammansättningen av Europas yta samt partiklarna som svävar ovanför den. En magnetometer kommer att kunna bestämma djupet och salthalten i Europas hav.

Ytterligare två instrument, ett termiskt emissionsavbildningssystem och en ultraviolett spektrograf, kommer att leta efter områden där Europas hav kan ha spillt ut på ytan via utbrott eller plymer. Om forskare hittar en sådan plats, de skulle kunna analysera sammansättningen av Europas hav utan att någonsin beröra dess yta.

"Detta skulle vara de mest orörda proverna av havet under, " säger Korth. "Det här är inte ett plymjaktsuppdrag, men vi kommer definitivt att ta den chansen."

Clipper kommer att tillbringa tre och ett halvt år i omloppsbana runt Jupiter, utför en förbiflygning av Europa varannan till var tredje vecka från så nära som 26 miles away, skickar tillbaka observationer som kommer att nå jorden om så lite som en vecka. Mellan förbiflygningar, forskare kommer att utforska denna cache av data, justera observationerna om de ser något som väcker deras intresse – en plym, till exempel — eller kräver ytterligare utredning. Just nu, uppdragsteamet har planerat 45 förbiflygningar, men turnén kan förlängas om finansieringen tillåter.

Även om lanseringen fortfarande är mer än tre år kvar, Craft är redan en del av flera studier som avgör genomförbarheten och logistiken för ett Europa Lander-uppdrag, nästa logiska steg om Europa Clipper finner att månen är beboelig. En lander skulle kunna levereras till Europa från en himmelskran – ungefär som den senaste Mars Perseverance – och hysa en kryobot designad för att borra genom det isiga skalet och ner i havet nedanför.

Europas underjordiska vatten är inte de enda yttre rymden som APL har ögonen på. I oktober 2020, Laboratoriet meddelade att det skulle ställa upp NASA på Enceladus Orbilander, en rymdfarkost designad att kretsa runt och landa på Saturnus sjätte största måne för att söka efter tecken på liv gömt i dess hav.