est une mission spatiale de la NASA lancée le , dont l'objectif est l'étude d'Europe, une des lunes de la planète géante Jupiter. Europe constitue un objectif scientifique de premier plan depuis que les données fournies par la sonde Galileo à la fin des années 1990 ont permis de déterminer qu'il existait sans doute un océan d'eau liquide sous sa surface glacée, qui pourrait abriter des formes de vie. La mission développée par le Jet Propulsion Laboratory avec une participation importante du laboratoire APL a été lancé par un lanceur .
L'exploration d'Europe est complexe et donc couteuse. L'éloignement du Soleil pénalise la production d'énergie et le débit des télécommunications et impose une vitesse de lancement élevée. Par ailleurs la lune se trouve dans une région de l'espace fortement irradiée par sa proximité avec Jupiter. Aussi les trois premiers projets d'exploration élaborés à la suite de la découverte de l'océan subglaciaire d'Europe ne sont pas menés à terme car leur cout est à chaque fois jugé prohibitif. La mission élaborée au milieu de la décennie 2010 aboutit car elle reçoit, contrairement à ses prédécesseurs, l'appui du Congrès américain. Les études préliminaires sont lancées en 2015 et la NASA prend la décision d'initier son développement en .
est une sonde spatiale lourde (six tonnes ce qui en fait un des engins d'exploration du système solaire les plus gros jamais envoyés) dont la masse est constituée pour près de la moitié d'ergols. Malgré l'éloignement du Soleil, la NASA a choisi de recourir pour la fourniture de l'énergie à des panneaux solaires qui portent son envergure à plus de . Pour survivre dans la ceinture de radiations entourant l'orbite d'Europe, les éléments les plus sensibles de la sonde spatiale sont regroupés dans un caisson blindé. L'engin spatial emporte une suite très complète d'instruments scientifiques, qui représentent une masse totale de . Ils ont été choisis pour permettre l'analyse de l'environnement de la lune (plasma, champ magnétique, poussières, exosphère), la cartographie de sa surface et l'analyse de la composition de celle-ci ainsi que la détermination de sa structure interne.
Pour parvenir à sa destination la sonde spatiale effectue un transit d'environ entre la Terre et Jupiter au cours duquel elle a recours à l'assistance gravitationnelle de Mars et de la Terre pour que sa vitesse lui permette d'atteindre sa destination. Elle doit s'insérer en orbite autour de Jupiter en . Après avoir ajusté son orbite, débute la phase scientifique d'une durée de trois ans et demi. Durant celle-ci la sonde spatiale doit recueillir des données en effectuant environ d'Europe entre 2031 et 2034. L'objectif principal de la mission est de déterminer si le satellite de Jupiter réunit les conditions nécessaires à l'apparition de la vie. Pour y parvenir doit collecter des données dans le but de préciser les caractéristiques de l'océan subglaciaire et les processus associés, d'identifier les composants chimiques de la lune et de comprendre les formations récentes découvertes en surface. Le coût du projet est évalué en 2024 à de dollars dont de dollars pour la phase opérationnelle.
Contexte Europe, satellite naturel de la planète géante Jupiter, devient un objectif scientifique de premier plan pour l'exploration spatiale du système solaire lorsque la sonde spatiale Galileo développée par la NASA détecte à la fin des années 1990 la présence d'un océan subglaciaire sous la banquise recouvrant sa surface.
Lune Europe
Europe est un des quatre satellites principaux (dits galiléens) de la planète géante Jupiter. Comme tous les satellites naturels situés à grande distance du Soleil (cinq Unités Astronomiques soit cinq fois la distance entre la Terre et le Soleil) Europe est constituée en partie de glace d'eau qui entoure un noyau rocheux. Son diamètre est proche de celui de la Lune (). Europe possède une rotation synchrone : sa période de révolution est la même que sa période de rotation et elle présente toujours la même face vers la planète géante. Jupiter exerce des forces de marée de même nature que celles que la Terre exerce sur la Lune mais son intensité est beaucoup plus importante car, alors qu'Europe est à peu près à la même distance () de la planète géante que la Lune de la Terre (environ ), Jupiter est plus massive que notre planète. Du fait de son orbite légèrement elliptique, l'intensité de ces forces s'exerçant sur les roches varie ce qui entraîne leur échauffement permettant sans doute la présence d'eau liquide malgré une température extérieure qui ne dépasse jamais (l'intensité lumineuse du Soleil est plus faible qu'au niveau de la Terre). Le champ magnétique de Jupiter très élevé combiné à la présence d'un tore de particules produit par le volcanisme d'Io (un autre satellite naturel de Jupiter) génère un bombardement constant d'Europe par des ions animés de grande vitesse qui a de profonds impacts sur la composition de sa surface. La lune comporte une atmosphère très peu dense (exosphère)..
Première observation in situ d'Europe par la mission Voyager 2
Peu d'informations étaient disponibles sur Europe avant l'ère spatiale. La mission spatiale de la NASA qui survole la lune en à une distance de est la première à fournir des images détaillées de sa surface. Celles-ci révèlent une surface extrêmement lisse et peu cratérisée qui indique un âge récent. Un réseau de longs sillons est interprété comme le résultat de failles tectoniques. Les photos montrent également des taches de couleur rouge-marron décolorées qui ne sont pas observées sur les autres lunes. Les mesures permettent de déterminer qu'Europe est une planète différenciée constituée d'un noyau rocheux recouvert de glace. L'absence de certains types d'instrument (spectrographe, magnétomètre) à bord de la sonde spatiale et la faible définition des images soulèvent plus de questions qu'elles n’apportent de réponses. Mais manifestement Europe est géologiquement jeune.
Découverte de l'océan subglaciaire par la mission Galileo
vignette|Le cratère d'impact Pwyll de 45 kilomètres de diamètre photographié par Galileo. Il est entouré de sillons (linae) qui sont sans doute produits par des éruptions de glace chaude.
La sonde spatiale Galileo, qui est développée par la NASA et qui circule dans le système jovien de 1995 à 2003, survole à Europe. Elle capture des images et des spectres à haute résolution de différentes régions de sa surface. Son magnétomètre mesure un champ magnétique propre à la lune (c'est-à-dire qui n'est pas généré par le champ magnétique de Jupiter très intense au niveau de l'orbite d'Europe) dont l'intensité est de . Ce champ magnétique est généré par une strate interne conductrice d'électricité qui est probablement constituée par les eaux salées d'un océan situé sous la banquise (océan subglaciaire). Par ailleurs des formations de sels hydratés observées par les instruments de Galileo en surface témoignent que des échanges ont lieu entre celle-ci et l'hypothétique océan souterrain. La mesure du champ gravitationnel d'Europe (expérience de radio science) suggère la présence d'une strate d'eau sous la banquise. Les données recueillies par cet instrument suggèrent que l'épaisseur combinée de la banquise et de l'océan subglaciaire serait comprise entre 105 et sans qu'on sache quelle est la proportion prise par l'océan. Le faible nombre de cratères de grande taille sur la surface a permis de déterminer que celle-ci était jeune (à l'échelle de temps géologique) : environ d'années. Différentes formations en surface dont des stries curvilignes (linae) suggèrent que des échanges ont lieu entre l'océan souterrain et la surface sous forme de cryovolcanisme (geysers de glace chaude) et qu'une forme de tectonique affecte la banquise..
Monde dont les caractéristiques restent largement inconnues
À l'issue de la mission de Galileo, il subsiste de nombreuses inconnues car les instruments de cette sonde spatiale ne sont pas optimisés pour l'étude de la lune Europe. Si la présence d'un océan subglaciaire est une hypothèse qui recueille un large consensus dans la communauté scientifique, il existe un modèle alternatif basé sur la présence d'une couche de glace chaude. La profondeur de l'océan est incertaine. Il n'existe pas non plus de signe évident d'activité géologique même si le télescope spatial Hubble a observé en des émissions très ténues d'oxygène et d'hydrogène au-dessus du pôle sud de la Lune qui ont été interprétées comme la manifestation de geysers éjectant de la vapeur d'eau. Bien que la modélisation des fractures qui sillonnent la surface progresse, les scientifiques n'arrivent pas à définir précisément les processus à l’œuvre. Les scientifiques ne disposent pas de suffisamment d'éléments non plus pour déterminer si Europe dispose de sources d'énergie suffisantes pour entretenir la vie dans son océan intérieur. L'irradiation des particules chargées en surface pourrait créer des oxydants qui, s'ils étaient transportés dans l'océan, pourraient servir de source d'énergie à des formes de vie simples mais cette hypothèse reste à confirmer.
Europe, objectif prioritaire de l'exploration du Système solaire par la NASA
La découverte d'un océan souterrain qui pourrait constituer un habitat favorable à l'apparition de la vie et héberger des micro-organismes est d'une importance considérable pour la science. L'étude de formes de vie extraterrestre peut déboucher sur des avancées concernant notamment l'origine de la vie sur Terre. Jusque là, les recherches de formes de vie extraterrestres se concentraient dans la zone habitable, région d'un système solaire où la température permet à l'eau de subsister à l'état liquide. La planète Mars a été par le passé le corps céleste répondant le mieux à ce critère dans notre système solaire, mais la découverte d'un océan subglaciaire dans une région située en dehors de la zone habitable a ouvert de nouvelles perspectives. Pour cette raison, l'étude d'Europe par une sonde spatiale se rendant sur place est identifiée comme une mission prioritaire par les deux derniers rapports scientifiques décennaux de 2003 et 2011 consacrés aux sciences planétaires et élaborés par la communauté scientifique américaine. Or ces documents constituent la source principale utilisée par la NASA pour définir sa politique d'exploration du système solaire..
Historique du projet Europa Clipper La lune Europe étant devenue un objectif prioritaire de l'exploration spatiale, trois projets de mission spatiale sont successivement élaborés entre 1997 et 2011 par la NASA pour y mener des investigations plus poussées. Mais aucun de ces projets n'aboutit en raison de leur coût inhérent à l'éloignement d'Europe et au caractère hostile de son environnement. Une quatrième proposition, , soutenue par le Congrès américain, est finalement financée à la fin des années 2010.
Difficultés d'une mission d'étude d'Europe vignette|L'orbite scientifique de autour de Jupiter traverse la ceinture de radiations qui entoure la planète géante dont l'intensité est représentée ici par des codes couleur.
Toute mission d'exploration de la lune de Jupiter Europe constitue un projet coûteux pour trois raisons. : Europe est un univers complexe qui nécessite de recueillir beaucoup de données pour comprendre son histoire et ses caractéristiques. Elle fait partie des corps célestes externes du Système solaire : son éloignement de la Terre et du Soleil nécessite des systèmes de communication et de production d'énergie performants et donc coûteux.