Många planetforskare tror att Jupiters måne Europa är vårt solsystems bästa utmanare för att dela jordens utmärkelse för att hysa liv. Bevis som samlats in av rymdfarkosterna Voyager och Galileo tyder på att Europa innehåller ett djupt, möjligen varmt hav av saltvatten under ett yttre skal av sprucken is. I en artikel publicerad i juli 2007 Journal of Aerospace Engineering föreslår en brittisk maskiningenjör att skicka en ubåt för att utforska Europas hav.
Carl T. F. Ross, professor vid University of Portsmouth i England erbjuder en abstrakt design av ett undervattensfarkost byggt av en metallmatriskomposit. Han ger också förslag på lämplig strömförsörjning, kommunikationsteknik och framdrivningssystem för ett sådant fartyg i sin artikel, 'Conceptual Design of a Submarine to Explore Europas Oceans.'
Ross' papper väger alternativen för att konstruera en ubåt som kan motstå det otvivelaktigt höga trycket i Europas djupa hav. Forskare tror att månens hav kan vara upp till 100 kilometer djupa, mer än tio gånger djupare än jordens hav. Ross föreslår en 3 meter lång cylindrisk sub med en innerdiameter på 1 meter. Han anser att stål eller titan, även om det är starkt nog att stå emot det hydrostatiska trycket, skulle vara olämpligt eftersom fartyget inte skulle ha någon reservflytkraft. Därför skulle ubåten sjunka som en sten till havets botten. En metallmatris eller keramisk komposit skulle erbjuda den bästa kombinationen av styrka och flytkraft.
Ross föredrar en bränslecell för kraft, som kommer att behövas för framdrivning, kommunikation och vetenskaplig utrustning, men noterar att tekniska framsteg under de efterföljande åren kan ge bättre kraftkällor.
Ross medger att ett ubåtsuppdrag till Europa inte kommer att inträffa på minst 15-20 år. Planetforskaren William B. McKinnon håller med.
'Det är svårt nog, och dyrt, att ta sig tillbaka till Europa med en orbiter, än mindre föreställa sig en landning eller ett havsinträde', säger McKinnon, professor i jord- och planetvetenskap vid Washington University i St. Louis, Missouri. 'Någon gång i framtiden, och efter att vi har bestämt isskalets tjocklek, kan vi på allvar börja ta itu med de tekniska utmaningarna. För nu kan det vara bäst att söka efter de platser där havet har kommit till oss. Det vill säga platser för de senaste utbrotten på Europas yta, vars sammansättning kan bestämmas från omloppsbana.'
Jet Propulsion Laboratory arbetar för närvarande på ett koncept som kallas Europa Explorer som skulle leverera en rymdfarkost med låg omloppsbana för att fastställa närvaron (eller frånvaron) av ett flytande vattenhav under Europas isyta. Det skulle också kartlägga fördelningen av föreningar av intresse för pre-biotisk kemi, och karakterisera ytan och underytan för framtida utforskning. 'Den här typen av uppdrag,' säger McKinnon, 'skulle verkligen tillåta oss att få det hårda beviset vi alla skulle vilja att havet verkligen finns där, och bestämma tjockleken på isskalet och hitta tunna fläckar om de finns.'
McKinnon tillade att en orbiter kunde hitta 'hot spots' som indikerar nyligen genomförd geologisk eller till och med vulkanisk aktivitet och få högupplösta bilder av ytan. Det senare skulle behövas för att planera en lyckad landning.
Europa är något mindre än jordens måne och har en exteriör som är nästan kraterlös, vilket betyder en relativt 'ung' yta. Data från rymdfarkosten Galileo visar tecken på smältning nära ytan och rörelser av stora block av isig skorpa, liknande isberg eller isflottar på jorden.
Medan Europas yttemperaturer vid middagstid svävar runt 130 K (-142 C, -225 grader F), kan inre temperaturer vara tillräckligt höga för att flytande vatten ska finnas under isskorpan. Denna inre värme kommer från tidvattenuppvärmning orsakad av gravitationskrafterna från Jupiter och Jupiters andra månar som drar Europas inre i olika riktningar. Forskare tror att liknande tidvattenuppvärmning driver vulkanerna på en annan joviansk måne, Io. Hydrotermiska ventiler från havsbotten har också föreslagits som en annan möjlig energikälla på Europa. På jorden skapar undervattensvulkaner och hydrotermiska öppningar miljöer som upprätthåller kolonier av mikrober. Om liknande system är aktiva på Europa, resonerar forskare att det kan finnas liv där också.
Bland forskare finns det ett stort tryck för att få igång ett uppdrag till Europa. Men den här typen av uppdrag tävlar om finansiering mot NASA:s mål att återvända till vår egen måne med mänskliga uppdrag. Den föreslagna Jupiter Icy Moon Orbiter (JIMO), ett kärnkraftsdrivet uppdrag för att studera tre av Jupiters månar, föll offer för nedskärningar i vetenskapsuppdrag i NASA:s budget för räkenskapsåret 2007.
Ross har designat och förbättrat ubåtar i över 40 år, men det här är första gången han har designat ett farkost för användning någon annanstans än på jorden.
'Det största problemet som jag ser med robotubåten är att kunna borra eller smälta sig igenom maximalt 6 km av isen, som täcker ytan,' sa Ross. – Isen kan dock vara mycket tunnare på vissa ställen. Det kan hända att vi kommer att kräva en kärnkraftsreaktor ombord på robotubåten för att ge oss den nödvändiga kraften och energin för att uppnå detta.”
Medan Ross föreslår att man använder fallskärmar för att föra ubåten till Europas yta, påpekar McKinnon att fallskärmar inte skulle fungera i Europas nästan luftlösa atmosfär.
Ross har fått mycket positiva svar på sin tidning från vänner och kollegor, säger han, inklusive den framstående brittiske astronomen Sir Patrick Moore. Ross säger att hans liv har kretsat kring ubåtar sedan 1959 och han tycker att det här nya konceptet med en ubåt på Europa är väldigt spännande.
McKinnon klassificerar utforskningen av Europa som 'extremt viktigt.'
'Europa är en plats där vi är ganska säkra på att vi har rikligt med flytande vatten, energikällor och biogena element som kol, kväve, svavel, fosfor, etc,' sade han. 'Finns det liv, någon form av liv, i Europas hav? Frågor blir inte mycket djupare.'