in 1610, Galileo tuurde door zijn telescoop en zag vier heldere manen in een baan om Jupiter, het verdrijven van het lang gekoesterde idee dat alle hemellichamen rond de aarde draaiden. in 2024, wanneer wetenschappers verwachten het ruimtevaartuig Europa Clipper te sturen om een ​​van die manen te onderzoeken, ook zij kunnen bewijs vinden dat ons begrip van het zonnestelsel fundamenteel verandert.

Europa is de zesde maan die het dichtst bij Jupiter staat en is ongeveer even groot als de onze. Dankzij gegevens die zijn opgehaald door de Galileo-ruimtesonde - gelanceerd in 1989 en genoemd ter ere van de Italiaanse astronoom - en de Hubble-ruimtetelescoop, wetenschappers zijn er bijna zeker van dat een zoute, vloeibare oceaan is verborgen onder het ijzige oppervlak van Europa, een zo groot dat astronomen denken dat het twee keer zoveel water kan bevatten in alle oceanen van de aarde samen.

Europa zelf bestaat al 4,5 miljard jaar, maar het oppervlak is geologisch jong, slechts ongeveer 60 miljoen jaar oud, wat suggereert dat het voortdurend is opgedoken, misschien door een proces dat veel lijkt op de verschuivende platentektoniek van de aarde. Terwijl Europa rond Jupiter reist, zijn elliptische baan en de sterke aantrekkingskracht van de planeet zorgen ervoor dat de maan buigt als een rubberen bal, warmte produceren die in staat is om de vloeibare toestand van een oceaan te behouden. Hydrothermische energie in de kern van de maan, overgebleven van zijn vorming, kan ook de oceaan op de zeebodem verwarmen.

Deze unieke kenmerken hebben NASA ertoe gebracht Europa te beschouwen als "de meest veelbelovende plek in ons zonnestelsel om de huidige omgevingen te vinden die geschikt zijn voor een of andere vorm van leven buiten de aarde." Maar om het leven te laten bestaan, het heeft meer nodig dan alleen water en energie. Het heeft ook essentiële chemicaliën nodig, zoals waterstof, koolstof, en zuurstof. Terwijl Europa de eerste twee vakjes lijkt aan te vinken, de samenstelling ervan blijft een mysterie. Het bevestigen van alle drie deze ingrediënten voor het leven zal bepalen of Europa bewoonbaar is.

"Dat is de vraag van $ 4 miljard, " zegt Haje Korth, een ruimtefysicus bij het Johns Hopkins Applied Physics Lab en plaatsvervangend projectwetenschapper voor de Europa Clipper-missie. Hij en zijn collega's bij NASA en het in Californië gevestigde Jet Propulsion Lab bereiden zich voor om te onderzoeken of Europa misschien de ingrediënten bevat die nodig zijn voor leven ergens in de uitgestrekte oceaan.

Eind 2024, ze zullen de orbiter de lucht in sturen boven Cape Canaveral, waar het zijn vijf en een half jaar durende reis naar Europa zal beginnen. Gedurende die tijd zal het zowel langs Mars als de aarde vliegen, de zwaartekracht van de planeten gebruiken om zichzelf 484 miljoen mijl naar Jupiter te slingeren, aankomst tegen 2030. Kate Craft, een van de projectmedewerkers van de missie, waarschuwt dat de lange reis nog grotere uitdagingen zal voorafgaan.

"De straling van Jupiter is echt hard, "zegt ze. "Onze instrumenten moeten dat kunnen overleven."

Ongeveer zo groot als een basketbalveld, de Europa Clipper zal een indrukwekkende reeks van 10 afzonderlijke instrumenten dragen. Korth zegt dat al die gadgets tegelijkertijd werken - in de ijskoude temperaturen van de ruimte, niet minder - zal een andere test zijn.

Twee camera's, zo krachtig dat ze functies van slechts een paar meter lang kunnen oppikken, brengt het maanoppervlak in kleur en vanuit meerdere hoeken in kaart. Spectrometers zullen de chemische samenstelling van het oppervlak van Europa bestuderen, evenals de deeltjes die erboven zweven. Een magnetometer zal de diepte en het zoutgehalte van Europa's oceaan kunnen bepalen.

Nog twee instrumenten, een beeldvormingssysteem met thermische emissie en een ultraviolet-spectrograaf, zal zoeken naar gebieden waar Europa's oceaan mogelijk via uitbarstingen of pluimen op het oppervlak is terechtgekomen. Als wetenschappers zo'n locatie vinden, ze zouden de samenstelling van Europa's oceaan kunnen analyseren zonder ooit het oppervlak te raken.

"Dit zouden de meest ongerepte monsters van de oceaan eronder zijn, "zegt Korth. "Dit is geen pluimjachtmissie, maar we zullen die kans zeker grijpen."

Clipper zal drie en een half jaar in een baan rond Jupiter blijven, het uitvoeren van een flyby van Europa om de twee tot drie weken van zo dichtbij als 26 mijl afstand, het terugsturen van waarnemingen die de aarde in slechts een week zullen bereiken. Tussen flyby's, wetenschappers zullen zich verdiepen in deze cache van gegevens, de waarnemingen aanpassen als ze iets zien dat hun interesse wekt - een pluim, bijvoorbeeld - of vereist nader onderzoek. Direct, het missieteam heeft 45 flybys gepland, maar de tour kan worden verlengd als de financiering het toelaat.

Hoewel de lancering nog meer dan drie jaar verwijderd is, Craft maakt al deel uit van meerdere studies die de haalbaarheid en logistiek van een Europa Lander-missie bepalen, de volgende logische stap als Europa Clipper de maan bewoonbaar vindt. Een lander zou vanuit een luchtkraan naar Europa kunnen worden gebracht - net als de recente Mars Perseverance - en een cryobot huisvesten die is ontworpen om door de ijzige schaal en in de oceaan beneden te boren.

De ondergrondse wateren van Europa zijn niet de enige oceanen in de ruimte waar APL zijn ogen op heeft gericht. In oktober 2020, het Lab kondigde aan dat het NASA zou lanceren op de Enceladus Orbilander, een ruimtevaartuig dat is ontworpen om in een baan om de zesde grootste maan van Saturnus te draaien en te landen om te zoeken naar tekenen van leven die verborgen zijn in de oceaan.