Ледяной спутник Сатурна диаметром 502 километра, называемый Энцелад восхитил учёных, когда был впервые вблизи сфотографирован «Вояджером» в 1980-х годах. Спутник испускает потоки частиц льда в космическое пространство, вместе с небольшими включениями метана, углерода и простых органических соединений — что делает этот спутник хорошим кандидатом на содержание жизни.

Современные лабораторные эксперименты позволяют предполагать, что химические реакции между водой внутреннего океана Энцелада и его каменистого ядра могут обеспечить в воде достаточно энергии, чтобы питать микробную жизнь — процесс, аналогичный таковому вблизи горячих гидротермальных источников на дне земного океана. В исследовании, опубликованном в «Nature Communications», рассказывается, что реакции должны создать молекулярный водород, который должен обнаруживаться в потоках, что подтвердил зонд «Кассини» во время своих облётов в 2015 году.

 

Струи из приповерхностных трещин

Потоки вещества Энцелада выходят из трещин вблизи южного полюса, они были обнаружены в 2005 году зондом «Кассини», когда он только прибыл на орбиту вокруг Сатурна.

Вид на южный полюс Энцелада (Изображение НАСА)

Вид на южный полюс Энцелада (Изображение НАСА)

В результате перед «Кассини» была вновь поставлена ​​задача пролететь через эти струи несколько раз, измеряя их состав с использованием инструментов, изначально предназначавшихся для исследования образцов космической пыли и верхней атмосферы гораздо большего спутника Сатурна Титана. Вместе с частицами льда он обнаружил следы метана, аммиака, окиси углерода, двуокиси углерода, простых органических соединений и солей. Были также найдены микроскопические частицы диоксида кремния, около десяти нанометров (стотысячная доля миллиметра) по размеру.

Энцелад с изливающимися в космос потоками в представлении художника

Энцелад с ядром, океаном и изливающимися в космос потоками в представлении художника

Кроме того, в последнее время стало ясно, что источник исторгаемого материала — не просто огромный подземный резервуар жидкой воды на южном полюсе, а внутренний океан всепланетных масштабов, расположенный между ледяной коркой и каменистым ядром.

Энергию для струй должно давать тепло, выделяемое из-за приливных напряжений, испытываемых Энцеладом по мере вращения вокруг Сатурна. Химия потоков указывает на взаимодействие между океанской водой и скалистым ядром планеты, где, следовательно, должна выделяться большая часть тепла.

Тепло передается внутреннему океану с помощью так называемой «гидротермальной циркуляции». В этом процессе холодная вода затягивается вниз к горной породе, где она нагревается, а затем уходит обратно от океанского дна, обогащаясь химическими веществами, вымывающимися со дна.

 

Водно-породные реакции

Проведённое ранее исследование проливает свет на происходящее. Команда провела эксперименты, в которых они пропускали солёную воду состава, какой, как предполагается, находится внутри Энцелада, через нагретые измельчённые образцы горных пород при давлении, соответствующем тому, что на Энцеладе.

Термальные процессы под поверхностью в представлении художника

Термальные процессы под поверхностью в представлении художника

Химический анализ полученной гидротермально измененной воды в диапазоне температур реакции от 50 до 350 ° C хорошо согласуется с тем, что известно из исследований энцеладовского материала. Следует отметить, что было обнаружено, что метан и диоксид углерода могут присутствовать одновременно (как это наблюдалось у Энцелада). Исследователи также обнаружили, что аммиак сохраняется без превращения в азот, и это, возможно, объясняет, почему не наблюдалось азота в струях на Энцеладе.

Наночастицы диоксида кремния в потоках на Энцеладе возникают, когда коллоидные частицы вымываются горячей водой, выходящей из пород. Кроме того, лучше всего это объясняется, если порода подобна по составу углистым хондритам, наиболее простому типу метеоритов. Это наводит на мысль, что каменное ядро ​​Энцелада сформировалось очень рано в истории Солнечной системы, и никогда не переплавлялось с образованием более сложного типа породы.

Одно из предсказаний этих экспериментов — молекулярный водород, который является сопутствующим продуктом водно-скальных взаимодействий. Данные о наличии молекулярного водорода были получены зондом «Кассини».

 

Метаногенная жизнь?

Струи Энцелада делают его членом небольшого, но уважаемого клуба тел, известных своей активностью. В частности, реакции между водой и горячей породой, описанные в упомянутом исследовании, дают горячую воду с химической энергией, которая может использоваться микробной жизнью.

image-20151027-4974-x3zwqo

Термальные источники на дне земного океана

Это происходит в гидротермальных источниках на дне океана на Земле, где микробы получают энергию от участия в химической реакции, которая превращает растворенный углекислый газ и водород в биомассу, метан и воду. Этот путь обмена веществ называется метаногенезом и не требует солнечного света. На самом деле экосистема может существовать при поддержке метаногенными микробами, а не фотосинтезирующими растениями, с которыми мы знакомы.

Гидротермальные жерла интригуют, когда речь идет о жизни. Исследователи изучают их как возможный изначальный источник жизни на Земле. Одна команда в настоящее время пытается повторить это путём создания реактора зарождения жизни.

Есть ли на самом деле какая-то жизнь, микробная или даже, возможно, более продвинутая, группирующаяся вокруг гидротермальных жерл на дне океана Энцелада, будет, скорее всего, очередной большой загадкой на некоторое время. Несмотря на то, что Энцелад услужливо распыляет образцы в космос, где они могут быть собраны без денежных и технических проблем посадки, и поиска пути под лёд, у «Кассини» нет инструментов обнаружения и исследования доказательств жизни. Тем не менее, поскольку найден молекулярный водород в струях, мы можем знать, что, по крайней мере, условия внутри Энцелада пригодны для жизни.

Наш следующий шанс найти лучшие доказательства зависит от того, профинансирует ли НАСА развитие миссии «Enceladus Life Finder» («ELF») или подобной.

По материалам theсonversation.com