Jupiterův měsíc Europa je pro astrobiology možná nejzajímavějším nebeským tělesem ve Sluneční soustavě. Europa je o něco menší než náš Měsíc, ale na rozdíl od něj má povrch ledu, pod kterým leží asi sto kilometrů hluboký oceán kapalné vody. Existenci oceánu pod ledovým příkrovem Evropy lze považovat za poměrně spolehlivě potvrzenou. Povrch je téměř prostý meteoritových kráterů, ale je bohatý na trhliny, zlomy a skvrny „chaotické krajiny“ sestávající z rozbitých, smíšených a zmrzlých ledových bloků. Vnitrozemí Europy dostává silné přílivové vytápění (jako sousední měsíc Io, i když v menší míře), což znamená, že na dně oceánu musí vybuchnout sopky, které zásobují oceán živinami a zdroji energie – nezbytné podmínky pro obyvatelnost. Na povrchu Europy vládne zima od minus 160 do minus 220 stupňů, proto je tloušťka ledové pokrývky minimálně několik kilometrů. Průzkum posledního oceánu bude velmi obtížný úkol a jako první krok vědci pošlou do systému Jupiter sondu Europa Clipper, která bude zkoumat Europu a další měsíce plynného obra prostřednictvím několika blízkých průletů. Jedním z cílů mise bude prozkoumat ledovou skořápku Evropy pomocí radaru. Možnosti této metody výrazně závisí na složení ledu. Nečistota soli znesnadní pronikání rádiových vln, a pokud skořápka není příliš tlustá a sestává z čistého ledu, přístroj ji může prosvítat. Vědci z Texaské univerzity pod vedením Natalie Wolfenbargerové naznačují, že plášť může obsahovat méně soli, než se očekávalo, a důvodem je podvodní sníh, který se v oceánu Evropy může pohybovat zdola nahoru.
Na Zemi roste ledový příkrov nad moři hlavně díky zamrzání vody pod sebou, na rozhraní led-voda. V antarktických mořích byl pozorován další mechanismus, který zvyšuje tloušťku ledu – „sníh“ podchlazené vody, která se hromadí pod ledem. Jaké jevy by mohly být příčinou takového podvodního „sněžení“? Bod tuhnutí vody se pod tlakem snižuje – asi o stupeň na každých 130 atmosfér. V pozemských oceánech to odpovídá nárůstu hloubky o 1,300 metrů a pod ledem Evropy - asi 10 kilometrů. Na dně Mariánského příkopu a evropského oceánu je tlak téměř stejný – hloubka prvního je desetkrát menší, ale zemská gravitace je sedmkrát větší než Evropa. Proto slaná voda úplně dole zamrzá při teplotě téměř deset stupňů pod nulou. Voda je navíc vystavena adiabatickému ohřevu a chlazení – změně teploty při tlakových skokech a nedostatečné výměně tepla s okolím. Díky menší stlačitelnosti se jeho teplota nemění tolik jako teplota vzduchu v čerpadlech a kompresorech, ale při velkých změnách tlaku se tento proces stává patrným: koeficient je asi jeden stupeň na 400 atmosfér (4 kilometry na Zemi, 30 kilometrů na Evropě). Velké objemy stoupající nebo klesající vody se nemůžou smísit s okolní vodou a změnit její teplotu a voda stoupající z velké hloubky se může podchladit ze dvou důvodů: kvůli adiabatickému chlazení během dekomprese; a výstupní teplotu, pokud byla pod bodem mrazu povrchu.
Část přechlazené vody zamrzne a vytvoří velmi čistý jehlicovitý led. Tento led vyplave nahoru a spojí se s ledovou vrstvou na povrchu. Vědci zjistili, že ledová krusta vzniklá při rovnoměrném mrazu, například kvůli postupnému ochlazování vnitřku měsíce, bude tvořena převážně zmrzlým ledem. Pokud je ledová vrstva vystavena ztenčování, například v důsledku tektoniky, sopečných erupcí nebo nerovnoměrného solárního ohřevu, vytvoří se ve ztenčené oblasti nový led v důsledku „inverzního sněžení“. V Evropě je ledová pokrývka velmi dynamická.
Mimo jiné se několikrát úplně převrátila, klouzala po oceánu a rovníkové oblasti s trochu větším solárním ohřevem a tenkým ledem skončily blízko pólů. Proto může „podvodní sněžení“ významně přispět k tvorbě nového ledu. Část ledového příkrovu Evropy tedy může obsahovat mnohonásobně méně soli, než se dosud myslelo. To vědcům komplikuje úkol: na jedné straně se čistý led snáze „osvítí“ radarem ve větší hloubce a na druhé straně je obsah soli na povrchu Europy vysoký. Může to být jednoduše důsledek sublimace ledu z povrchu nebo může odrážet složení ledu vytvořeného přímým zmrznutím vody, která vystoupila na povrch v trhlinách a chaotické krajině. Ledový příkrov Evropy bude pravděpodobně velmi nerovnoměrný – některé tlusté, jiné tenké, některé slané a některé čisté – a může vyžadovat výkonnější a pružnější radary, aby jej podrobně prozkoumaly. Na druhou stranu to usnadňuje práci budoucím astrobiologům: turbulentní procesy v ledové kůře mohou dopravit čerstvě zmrzlou vodu z oceánu na samotný povrch, kde bude mnohem snazší studovat její vzorky.
Foto: NASA/JPL-Caltech
