Гидротермальная активность Энцелада повышает шансы на появление жизни

Ледяной спутник Сатурна Энцелад извергает крошечные частицы кремнезёма. Это является свидетельством гидротермальной активности, протекающей в покрытом льдом океане

(фото NASA/JPL).

Подобное явление можно объяснить горячими источниками в океане Энцелада

(фото NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute).

Взаимодействие между горячей водой и камнем происходит в подлёдном океане. В конечном счёте это приводит к гидротермальным реакциям √ их продукты пробиваются через ледяную корку в 40-50 км шириной

(иллюстрация NASA/JPL-Caltech).

Диаграмма, показывающая вероятное внутреннее устройство Энцелада

(иллюстрация NASA).

Результаты нового исследования, проведённого учёными миссии Cassini и Колорадского университета в Боулдере, показали: микроскопические гранулы каменных пород, обнаруженные вблизи Сатурна, свидетельствуют о гидротермальной активности, протекающий внутри спутника планеты Энцелада.

Эти гранулы стали первым подтверждением теории о гидротермальной деятельности внутри луны. Как известно, на спутнике также было обнаружено несколько гейзеров. Всё это может свидетельствовать о наличии простейших живых организмов на Энцеладе.

Новым выводам предшествовал кропотливый анализ данных миссии "Кассини", длившийся около четырёх лет. Во время него исследователи прибегали как к компьютерному моделированию, так и к лабораторным экспериментам. По мнению учёных, форма гранул указывает на то, что горячая вода, содержащая растворённые минералы из внутренних областей спутника, выбрасывается вверх, контактируя с более прохладными потоками. Температура, необходимая для взаимодействия, при котором образовываются такие крошечные каменные гранулы, должна составлять по меньшей мере 90 градусов Цельсия.

Подобное явление можно объяснить горячими источниками в океане Энцелада
Подобное явление можно объяснить горячими источниками в океане Энцелада
(фото NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute).

"Мы можем использовать эти гранулы каменных пород, выброшенные в космос гейзерами, чтобы узнать больше об условиях внутреннего устройства ледяной луны", – комментирует один из авторов исследования Сиан-Вэнь Су (Hsiang-Wen Hsu).

Космическая пыль из мелких гранул, богатых кремнием, с 2004 года неоднократно обнаруживалась инструментом "Анализатор космической пыли" (Cosmic Dust Analyzer). Она долетает до кольца E Сатурна. Методом исключения учёные пришли к выводу, что частицы эти должны быть гранулами из диоксида кремния, который на Земле можно найти в песке и минеральном кварце.

То, что у гранул был примерно одинаковый размер (от 4 до 16 нанометров) ― признак того, что за их выброс ответственен некий специфический процесс. Они не могли бы быть результатом, например, столкновения астероидов.

На Земле наиболее распространённым способом формирования гранул кремнезёма такого размера является гидротермальная активность с определённым набором условий (щелочная вода с низкой солёностью, перенасыщенная двуокисью кремния, а также резкое и значительное падение температуры). Поиски альтернативного объяснения появлению кремнезёма в космосе не дали результатов.

Взаимодействие между горячей водой и камнем происходит в подлёдном океане. В конечном счёте это приводит к гидротермальным реакциям √ их продукты пробиваются через ледяную корку в 40-50 км шириной
Взаимодействие между горячей водой и камнем происходит в подлёдном океане. В конечном счёте это приводит к гидротермальным реакциям √ их продукты пробиваются через ледяную корку в 40-50 км шириной
(иллюстрация NASA/JPL-Caltech).

Американские специалисты работали в тесном сотрудничестве с коллегами из Токийского университета, которые провели подробные лабораторные эксперименты, подтвердившие в итоге гипотезу о гидротермальной деятельности Энцелада. Японская команда во главе с Ясухито Сэкинэ (Yasuhito Sekine) протестировали условия, при которых могут быть образованы гранулы того размера, что обнаружил аппарат "Кассини".

Исследователи полагают, что такие условия могут существовать в подлёдном океане Энцелада, на дне которого горячая вода из недр спутника встречает относительно холодную океаническую воду.

"Впервые эти необычные гранулы были детектированы аппаратом "Кассини" почти сразу же, как он подобрался к Сатурну, то есть в 2004 году, – рассказывает один из участников исследования физик Саша Кемпф (Sascha Kempf). – Десять лет оставалось загадкой, почему же эти наногранулы состоят из кремнезёма, а не из водяного льда. Теперь мы знаем, что в наблюдениях не было ошибки, знаем, откуда могли взяться эти частицы кремнезёма. В ходе данного исследования мы действительно пришли к достаточно необычным результатам".

Чрезвычайно малый размер частиц диоксида кремния указывает на то, что, скорее всего, из-за их геотермального происхождения они достаточно быстро стремятся к поверхности, где попадают в уже известные гейзеры Энцелада. Там они выбрасываются и рассеиваются по окружающему пространству. Расстояние от дна океана до космоса составляет около 50 километров, и зёрна проводят в пути от нескольких месяцев до нескольких лет.

Диаграмма, показывающая вероятное внутреннее устройство Энцелада
Диаграмма, показывающая вероятное внутреннее устройство Энцелада
(иллюстрация NASA).

Авторы исследования полагают, что полученные ими результаты в сумме с уже имеющимися данными указывают на то, что каменное ядро Энцелада является достаточно пористым, что позволяет воде из океана просачиваться вовнутрь. То есть на огромной по поверхности площади происходит взаимодействие камня и воды. Вполне возможно, что большая часть необычных химических реакций происходит где-то глубоко в ядре спутника.

Сам факт наличия гидротермальной активности на Энцеладе, может быть, и не так удивляет. Но он повышает шансы на вероятную обитаемость небесного тела. Кроме того, постоянная гидротермальная деятельность на настоящий момент обнаружена исключительно на Земле.

Научная статья об Энцеладе была опубликована в издании Nature.