¿Sería posible enviar una bomba nuclear a Europa y hacer un agujero en el hielo de más de 11 km?

No puedes enviar una bomba nuclear al espacio si eres uno de los 105 países que han firmado el Tratado del Espacio Exterior que, entre otras cosas, prohíbe

desplegar armas nucleares o cualquier otro tipo de armas de destrucción masiva en el espacio ultraterrestre.

Incluso sin tener en cuenta eso...

Al medir los cráteres de las bombas que explotamos en la década de 1950, descubrimos que un cráter con un diámetro D km requiere una bomba de D ³ megatones . Hojeando la wikipedia, las profundidades de estos cráteres eran del 3% al 4% de sus anchos.

Entonces, un cráter de 11 km de profundidad tendría 11 / 0,035 = 314 km de ancho, aproximadamente una décima parte del diámetro de Europa. Entonces, el rendimiento de la bomba debería ser de al menos 30 millones de megatones. Entonces, la bomba pesaría al menos 30 millones de toneladas.

Incluso si estos números están equivocados en cuatro órdenes de magnitud , todavía están en lo más profundo de la fantasía. Una forma mucho más eficiente de penetrar el hielo sería dirigir la energía directamente hacia abajo, para hacer un agujero delgado en lugar de abrir un lago entero. Por ejemplo, el proyecto ARQUÍMEDES de la NASA propone utilizar un láser.

Abordando la preocupación de @uhoh sobre la fusión en lugar de la eliminación mecánica, aquí están los números. La energía correspondiente a 1 megatón TNT equivalente es 4,2E+15 Joules. Tsar Bomba tenía un rendimiento teórico de 100 Mt si se hubiera optimizado por completo, o 4.2E+17 J.

La entalpía de fusión del agua es de 80 julios/gramo y la capacidad calorífica específica del hielo es de 2 J/g/K y la del agua es de 4,2 J/g/K, por lo que calentar el hielo 100 K, luego derretirlo y luego calentarlo otros 5 K es unos 300 J/g o 3E+08 J/m^3.

Entonces, una Tsar Bomba optimizada podría tener el poder de derretir 1.4E + 09 m ^ 3 de hielo, que es un hemisferio con un radio de 900 metros. Por supuesto, la mayor parte de la energía se vaporizaría y disociaría el material cerca de la superficie y casi ninguna energía alcanzaría varios kilómetros de profundidad, pero incluso si fuera perfectamente eficiente, necesitarías 1000 Tsar Bombas para derretir un hemisferio a 10 km de profundidad.

Tal vez se necesitarían cien mil de ellos para hacerlo en la práctica.

Tendrías que traer una bomba bastante grande para hacer esto. Hemos detonado muchas bombas en la Tierra, y ninguna de ellas estuvo cerca de hacer un agujero de 11 km de profundidad. Incluso hicimos pruebas específicamente destinadas a hacer agujeros grandes ( Proyecto Ploughshare ):

La prueba nuclear Sedan de 104 kilotones de 1962 formó un cráter de 100 m (330 pies) de profundidad con un diámetro de aproximadamente 390 m (1300 pies)

Estas pruebas se realizaron bajando la bomba en un agujero en el suelo. Detonar una bomba en la superficie sería menos efectivo que esto. Para lanzar una bomba a Europa sin una misión tripulada para perforar un agujero profundo, tendrías que construir una bomba a lo largo de las líneas de un bunker buster, pero incluso esos solo están diseñados para penetrar unas pocas docenas de metros.

Considere esto: si usáramos un dispositivo de este tipo en la Tierra, podríamos romper la corteza terrestre y exponer el manto.

Las detonaciones más grandes en la Tierra fueron todas explosiones en el aire. No he encontrado una manera de estimar el efecto de tales bombas cuando están enterradas antes de la detonación.

Si ignoramos los aspectos legales, al menos podemos poner una bomba ahí. La sonda Cassini pesaba 2500 kg (contando Huygens), mientras que Wikipedia menciona un arma termonuclear que pesa solo 1100 kg, por lo que sobraría peso para comunicaciones, etc. No sé si el rendimiento de 1,2 millones de toneladas de TNT sería será suficiente para atravesar tanto hielo. Sospecho que no si fue detonado en la superficie, pero tal vez si podemos conseguirlo debajo de la superficie primero.