Небольшой ледяной спутник Сатурна под названием Энцелад считается одной из главных целей в поиске внеземной жизни в Солнечной системе. Новое исследование дает еще более веские основания полагать, что этот мир может быть обитаем.
Данные для этих новых выводов были получены космическим аппаратом «Кассини», который находился на орбите Сатурна с 2004 по 2017 год. В 2005 году «Кассини» обнаружил гейзероподобные шлейфы водяного пара и ледяных частиц, непрерывно вырывающиеся из трещин в ледяной коре Энцелада.
В рамках последнего исследования Нозаир Хаваджа из Свободного университета Берлина вместе со своей командой решил заново проанализировать образцы материала с южного полюса Энцелада, собранные «Кассини».
Большинство анализов твердых частиц из шлейфов Энцелада ранее проводилось на основе материала кольца E Сатурна. Кольцо E — это внешнее рассеянное кольцо в величественной системе колец, окружающей планету. Оно постоянно пополняется веществом из выбросов Энцелада. Однако материал, находящийся в кольце, уже, так сказать, не свежий, а воздействие космической радиации способно изменить его характеристики.
Более «молодой» материал, проанализированный Хаваджа и коллегами, был собран «Кассини» во время быстрого пролета зонда над южным полюсом Энцелада. Использование свежевыброшенного вещества шлейфа гарантировало отсутствие каких-либо изменений, вызванных радиацией.
Итак, что же говорят нам об Энцеладе эти и другие анализы образцов из шлейфов? В ранних пробах, взятых «Кассини», были обнаружены соли натрия, что указывает на связь шлейфов с подземным океаном жидкой воды, контактирующим с каменистым дном. Поздние наблюдения за «покачиванием» (либрацией — небольшими сдвигами во вращении) Энцелада относительно Сатурна показали, что его внешняя ледяная оболочка, вероятно, полностью отделена от каменистого ядра.
Это означает, что подповерхностный океан Энцелада (зажатый между льдом и камнем) является глобальным, то есть охватывает весь спутник. Жидкий океан, вероятно, поддерживается за счет приливного разогрева: переменное гравитационное воздействие Сатурна растягивает и сжимает Энцелад, нагревая его и не давая океану замерзнуть.
Возможность взять пробы океана (пусть и таким вот косвенным образом) позволила провести более всестороннее исследование пригодности Энцелада для жизни — то есть выяснить, содержит ли он необходимые ингредиенты для жизни в том виде, в каком мы ее знаем (а именно, подходящий источник энергии и набор химических элементов).
Взятие проб из шлейфов
Анализ образцов из шлейфов, собранных «Кассини», стал возможен благодаря методу масс-спектрометрии. Процесс начинался с высокоскоростного столкновения между «Кассини» (летевшим со скоростью несколько километров в секунду) и твердым веществом шлейфа.
Удар разбивал частицы на более мелкие заряженные фрагменты. После столкновения прибор воздействовал на фрагменты электрическим полем, направляя их к детектору.
Время попадания химических фрагментов на детектор использовалось для определения их массы и заряда. Затем ученые могли «собрать пазл» обратно, чтобы выяснить, какие молекулы образовывали эти фрагменты изначально.
При попытке определить жизнепригодность в полученных данных ищут определенные молекулы. Органика — это просто молекулы, содержащие углерод. Поскольку жизнь на Земле фундаментально основана на углероде, обнаружение углеродсодержащих молекул в любой форме — это уже хорошее начало.
Органические вещества были достоверно обнаружены в материале шлейфов, включая «амины», которые могут служить предшественниками аминокислот (а те, в свою очередь, предшественниками белков). Также наблюдались гораздо более крупные «макромолекулы». Но их точная идентификация в настоящее время затруднена из-за ограничений приборов «Кассини».
Углерод входит в группу элементов CHNOPS (углерод, водород, азот, кислород, фосфор и сера), из которых состоит большинство атомов в живых организмах на Земле. За исключением серы, все они были уверенно обнаружены в веществе шлейфов.
Масс-спектрометрия также может указать на типы источников энергии, доступных в океане. Фотосинтез, основной источник энергии для жизни на Земле, вряд ли возможен на Энцеладе, поскольку его океан скрыт под километрами льда. Для фотосинтеза нужен свет, а в океане почти наверняка царит тьма.
К счастью, существуют и другие способы, с помощью которых жизнь может извлекать энергию из окружающей среды. В конце 1970-х годов в глубинах земных океанов, вокруг гидротермальных источников (трещин на дне, откуда бьет горячая, богатая минералами вода), были обнаружены огромные экосистемы.
Микробы, выживающие вокруг гидротермальных источников, представляют собой формы «хемосинтетической» жизни. Они используют различные вещества, содержащиеся в гидротермальных водах, для проведения химических реакций и получения необходимой энергии.
Похоже, что ингредиенты для некоторых путей хемосинтеза, такие как углекислый газ и водород, имеются в океане Энцелада в достаточных количествах, чтобы теоретически служить жизнеспособным источником энергии.
На самом деле, количество водорода в материале шлейфов настолько велико, что для объяснения его присутствия требуется действующий источник в океане Энцелада — вероятнее всего, гидротермальные источники.
Недавнее исследование
Конечно, нужно с осторожностью использовать материал шлейфов для выводов о том, что находится внутри океана. Процессы, происходящие при формировании шлейфа (когда он проходит сквозь лед в космос), могут разбавлять или концентрировать определенные вещества. Жесткое излучение также может вызывать реакции химических веществ внутри шлейфов, делая материал нерепрезентативным по отношению к океану, из которого он поступил.
Анализируя свежевыброшенный материал шлейфа, авторы последнего исследования устраняют эту проблему. Из-за более высокой скорости образцы, полученные во время этого пролета, должны были фрагментироваться таким образом, чтобы позволить большему количеству типов молекул стать видимыми в данных.
И собранные образцы действительно содержали новые вещества, а также некоторые уже известные, подтверждая, что они поступили из недр Энцелада, а не возникли вследствие радиационных изменений. Некоторые из вновь обнаруженных веществ дополнительно указывают на гидротермальное происхождение.
Обладая знаниями о потенциальной жизнепригодности Энцелада, Европейское космическое агентство планирует миссию с запуском в 2040-х годах, которая совершит пролеты над Энцеладом, а, возможно, даже выйдет на орбиту и совершит посадку на его поверхность.
Вооружившись обновленным набором инструментов, миссия попытается найти признаки жизни в материале шлейфов. Если жизнь существует в глубинах Энцелада вокруг гидротермальных систем, ее путь к верхней части океана и в космос может быть долгим и трудным.
Тем не менее, недавняя работа Фабиана Кленнера из Вашингтонского университета и его коллег показала, что даже единственная бактериальная клетка внутри ледяной крупицы может быть обнаружена с помощью масс-спектрометрии. Таким образом, остается надежда: если внутри Энцелада есть жизнь, свидетельства её существования, возможно, уже парят в космосе, ожидая, когда мы прилетим и увидим их.
Читайте также: Холодный душ для поисков жизни на Энцеладе: новые трудности
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.