La presenza di forme di vita su Europa, uno dei satelliti naturali di Giove, è ritenuta possibile al di sotto della sua crosta ghiacciata. Europa è ritenuto uno dei luoghi con la più alta probabilità di ospitare forme di vita extraterrestre in tutto il sistema solare. Ci sono condizioni compatibili con la vita negli oceani che si suppone si trovino sotto i ghiacci. Si tratterebbe di ambienti molto simili alle bocche idrotermali presenti sulla terra nelle profondità degli oceani e in special modo al Lago Vostok, in Antartide. Exotic Microbes Discovered near Lake Vostok , Science@NASA (Dicembre 10, 1999) La vita in un oceano del genere potrebbe somigliare alla vita microbica presente sulla Terra nelle profondità oceaniche.Jones, Nicola; Bacterial explanation for Europa's rosy glow , NewScientist.com (11 dicembre 2001) La scoperta di vita su Europa potrebbe permetterci di comprendere meglio come questa si sia evoluta anche sulla Terra. In ogni caso, non ci sono prove dirette di forme di vita su Europa, ma la presenza di acqua liquida ha stimolato la richiesta a inviare una sonda sul satellite.Phillips, Cynthia; Time for Europa, Space.com (28 settembre 2006)
Scoperta della chemiosintesi
Fino agli anni settanta la vita, come è generalmente conosciuta, era ritenuta completamente dipendente dall'energia proveniente dal Sole. Le piante sulla superficie terrestre catturano energia dalla luce solare ed effettuano la fotosintesi clorofilliana per sintetizzare gli zuccheri dall'anidride carbonica e dall'acqua, rilasciando ossigeno durante il processo, per poi essere mangiate da animali che respirano ossigeno, trasferendo la loro energia nella catena alimentare. Anche la vita nelle profondità oceaniche molto al di sotto della zona eufoticaIn un ecosistema acquatico, la zona eufotica è la zona in cui si ha un livello ottimale di luce solare sufficiente a permettere la fotosintesi da parte delle piante e dei batteri fotosintetici. era ritenuta dipendente, per il proprio nutrimento, dai detriti organici che piovevano dalla superficie o da prede che dipendevano a loro volta da quel nutrimento.
Si pensava perciò che le possibilità di un pianeta di ospitare la vita dipendessero dall'illuminazione ricevuta dal Sole. Tuttavia, nel 1977, durante un'immersione esplorativa alle Galápagos con il sommergibile Alvin, un gruppo di ricercatori diretto da Robert Ballard e finanziato dalla National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) scoprì colonie di vermi tubo giganti, vongole, crostacei, mitili e varie altre creature raggruppate attorno a una fumarola nera. Queste creature prosperano nonostante la mancanza di luce solare e costituiscono una catena alimentare del tutto indipendente, la cui base è un batterio che ricava energia dall'ossidazione di sostanze chimiche reattive, come l'idrogeno e l'acido solfidrico, che provengono dall'interno della Terra. Questo processo, chiamato chemiosintesi batterica, ha rivoluzionato lo studio della biologia rivelando che l'esistenza della vita richiede solamente acqua ed energia, e non dipende necessariamente dal Sole. Ha aperto inoltre numerose strade all'astrobiologia espandendo notevolmente il numero di possibili habitat extraterrestri.
Potenziale per la vita
Oceano sotto i ghiacci La fonte primaria di speculazione sulla possibilità di vita su Europa è data dalla probabile presenza di un oceano sotto i ghiacci che la ricoprono. Al di sotto di un certo spessore, infatti, le forze di marea potrebbero aver fuso il ghiaccio più interno, lasciandolo sotto forma di acqua liquida. Questa teoria è supportata dal fatto che il ghiaccio in superficie è molto levigato, il che fa supporre che l'acqua liquida, risalga in superficie a seguito di grandi impatti meteoritici dove congelerebbe di nuovo saldando la crepa, lasciando la superficie estremamente levigata.
Uno dei principali obiettivi scientifici riguardante il satellite consiste infatti nel determinare se questo oceano è realmente presente o se almeno in alcuni punti è possibile la formazione di acqua liquida. Anche se la presenza di un oceano è ormai quasi accertata da evidenze geologiche e geofisiche, rimane aperto il dibattito sullo spessore del ghiaccio in superficie e dell'oceano stesso.
L'analisi dei dati della sonda Galileo ha permesso di avere evidenze di una quantità d'acqua liquida stimata pari ai Grandi Laghi americani e di uno scambio di materiale tra lo strato ghiacciato esterno e l'acqua liquida sottostante che aumenta le probabilità di ospitare forme di vita.
Fonti di energia L'energia è uno degli ingredienti fondamentali della vita. Nel caso di un'origine organica, è richiesta energia sia per darle l'avvio, sia per sostenerla nel tempo.
La principale fonte di energia di Europa è fornita dalle forze di marea di Giove che mantiene l'interno del satellite geologicamente attivo, effetto visibile in modo più evidente sulla vicina luna Io. Europa orbita intorno a Giove in tre giorni e mezzo e, come la nostra Luna, mostra a Giove sempre la stessa faccia. Le forze di marea provocano all'interno di Europa continui movimenti, il che può rendere l'oceano interno abbastanza caldo da poter ospitare forme di vita.
Mentre Europa, come la Terra, può avere una energia interna dovuta al decadimento radioattivo, l'energia generata dalle forze di marea sarebbe comunque alcuni ordini di magnitudine più intensa di qualunque sorgente radiologica. Del resto, l'energia solare non potrebbe mai sostenere un ecosistema tanto grande e diversificato come quello basato sulla fotosintesi che si trova sulla superficie terrestre. Europa, infatti, dista dal Sole circa 5 volte più della Terra e riceve quindi solo un venticinquesimo del calore che arriva sul nostro pianeta.
Attività vulcanica La sonda Galileo individuò in alcune aree di Europa fuoriuscite di biossido di carbonio e di biossido di zolfo, entrambi possibili segnali di vulcanesimo. Il calore che i vulcani possono generare sale fino in superficie, trasportato dalle correnti oceaniche. A questo punto si hanno due diverse situazioni: se il calore è elevato e la crosta di ghiaccio è sottile, questa fonderà direttamente, generando delle regioni dette chaos; se invece la crosta di ghiaccio è abbastanza spessa, il calore interno sarà trasferito ai ghiacci meno freddi nella parte inferiore della crosta e sarà generato altro calore dalla compressione del ghiaccio appena riscaldato che, come nei ghiacciai terrestri, tenderà a salire lentamente verso l'alto. Questi continui movimenti dell'oceano di Europa potrebbero causare rotture della crosta, calore e anche la possibilità che vapore acqueo fuoriesca sopra la superficie.
Elementi biogenici Analisi spettroscopiche effettuate dalla sonda Galileo suggeriscono la presenza di molecole organiche su Europa.
È stato dimostrato che ai primordi della formazione della Terra gli impatti meteoritici sono stati una possibile fonte di composti organici. Lo shock dell'impatto, inoltre, può aver dato il via a processi di sintesi organica. È logico supporre, quindi, che un processo simile possa aver avuto luogo anche su Europa.
Simulazioni al computer hanno mostrato che gli impatti di comete nel tempo hanno portato su Europa da 1 a 10 Gt di carbonio, un po' più di quello che c'è nei 200 metri superiori di tutto l'oceano terrestre, ma circa 2 ordini di magnitudine in meno se si considera l'intero oceano. Questo dimostrerebbe che, indipendentemente dalle condizioni iniziali, Europa dispone di una notevole riserva di elementi biogenici, con forti implicazioni nella possibilità di sostenere la vita.
Bombardamento magnetico Europa è situato all'interno della magnetosfera di Giove, il che lo rende bersaglio di un continuo bombardamento di ioni ed elettroni intrappolati all'interno del campo magnetico del gigante gassoso. Questi bombardamenti producono ossidanti ed altri elementi biogenici che, se riescono a passare attraverso il ghiaccio fino all'oceano, possono favorire la presenza di vita. Il bombardamento delle particelle cariche intrappolate nella magnetosfera di Giove, infatti, insieme alla tenue luce solare, riscaldano il ghiaccio sulla superficie di Europa fino a far produrre vapore acqueo che, dopo una serie di reazioni chimiche provocate dalla radiolisi, dà luogo alla formazione di ossigeno. Considerando un apporto di ossigeno pari a circa 3 × 1011 mol/anno, e livelli di respirazione simili a quelli terrestri, alcune stime attribuiscono a Europa la possibilità di sostenere circa 3 milioni di tonnellate di macrofauna.
Possibile presenza di vita Possibili forme di vita
Mentre i vermi tubo e altri organismi eucarioti multicellulari intorno alle bocche idrotermali terrestri respirano ossigeno e sono perciò indirettamente dipendenti dalla fotosintesi clorofilliana, gli archei e i batteri chemiosintetici anaerobici che abitano lo stesso ecosistema forniscono un possibile modello di vita per gli oceani presenti su Europa.
La vita potrebbe esistere raggruppata attorno alle bocche idrotermali sul pavimento oceanico, o sotto di esso, dove si sa che sulla Terra abitano gli endoliti. In alternativa, la vita potrebbe esistere aggrappata alla superficie inferiore dello strato di ghiaccio che ricopre il satellite, come le alghe e i batteri nelle regioni polari della Terra, o addirittura galleggiando liberamente sulla superficie dell'oceano. Comunque, se i ghiacci di Europa fossero troppo freddi i processi biologici simili a quelli che conosciamo sulla Terra potrebbero non avere luogo. Non si conoscono infatti organismi che crescano al di sotto di -30 °C e gli oceani di Europa potrebbero avere una temperatura tra i -50 °C e i -60 °C; potrebbe quindi essere troppo freddo per lo sviluppo della vita. Analogamente, se i ghiacci fossero troppo salati, solo estremi alofili potrebbero sopravvivere in quell'ambiente. Anche un oceano acido, se presente, potrebbe costituire una limitazione alla vita.
È stato anche ipotizzato che in presenza di un significativo ricambio dello strato superiore dei ghiacci, sarebbe possibile trovare su Europa anche qualche esempio di macrofauna.
Un'altra possibilità risulta dalla scoperta, in Antartide, di microbi che possono rimanere in ibernazione per milioni di anni, aspettando di risvegliarsi in condizioni particolarmente favorevoli; un processo simile potrebbe valere anche per eventuali organismi presenti su Europa.
Le nuvole di solfuro Nel 1999 la sonda Galileo permise l'individuazione di evidenti tracce di acido solforico su Europa. L'acido solforico è presente in natura, ma in quantità minore rispetto a quella riscontrata. È stato ipotizzato, quindi, che questo sia prodotto come scarto da colonie batteriche viventi sotto la superficie. L'ipotesi è criticata comunque da altri scienziati che sostengono che l'acido solforico possa provenire dal vicino satellite Io, che ne contiene in abbondanza, o da eruzioni vulcaniche nelle profondità marine di Europa, che possono aver portato acido solforico fino in superficie.
Le striature
Europa è uno degli oggetti più lisci di tutto il Sistema solare. Pertanto una caratteristica notevole consiste in una serie di striature scure che attraversano, incrociandosi tra di loro, l'intero satellite. Le bande più larghe sono di circa 20 km con dei bordi leggermente scuri, striature regolari, e una banda centrale di materiale più chiaro. Un esame da vicino mostra che i bordi della crosta di Europa su ogni lato delle crepe si sono mossi rispetto agli altri. L'ipotesi più probabile è che queste striature siano state prodotte dall'eruzione di ghiaccio più caldo di quello superficiale, spaccando lo strato esterno e aprendolo, lasciando quindi esposti i più caldi strati sottostanti.