Loading Posts...

Что скрывает океан Энцелада?

Еще недавно ледяные спутники планет-гигантов рассматривались большинством астрономов как статичные мертвые миры без заметной внутренней активности, где нет ничего особенно интересного. Однако за последние годы это мнение серьезно изменилось. Данные, собранные миссиями Galileo и Cassini, говорят о том, что под поверхностью как минимум нескольких крупных лун Юпитера и Сатурна имеются глобальные океаны. Не исключено, что это справедливо также для некоторых спутников Урана и Нептуна.

Одним из наиболее перспективных для исследований с этой точки зрения считается сатурнианский спутник Энцелад. Тому есть несколько причин. Во-первых, в его окрестностях достаточно спокойная радиационная обстановка – в отличие, например, от Европы, орбита которой проходит вблизи одного из радиационных поясов Юпитера, что создает значительные сложности при проектировании посадочного аппарата. Во-вторых, на южном полюсе Энцелада находится целый ряд гейзеров, активно выбрасывающих воду из его подповерхностного океана, то есть для изучения этого океана даже не обязательно сажать на поверхность спутника спускаемый модуль – достаточно оснастить исследовательский зонд химической мини-лабораторией и направить его сквозь водяные выбросы.

За годы пребывания на орбите вокруг Сатурна аппарат Cassini совершил несколько таких пролетов. Конечно, его создатели не предполагали, что будут использовать свое «детище» подобным образом – инструменты Cassini не предназначались для детального химического анализа. Но даже с учетом технических ограничений зонду удалось собрать множество данных, позволивших отчасти приоткрыть завесу тайны над океаном Энцелада.

Согласно этим данным, выбросы примерно на 98% состоят из водяного пара, на 1% – из водорода, и еще около процента приходится на смесь других веществ – в частности, углекислого газа, метана и аммиака. Также были обнаружены следы минеральных солей, некоторых органических соединений и небольшие частички кремнезема (диоксида кремния). Лабораторные опыты показали, что подобные частички формируются в воде, разогретой до температуры 90°С. В целом в океане Энцелада, согласно подсчетам, содержание поваренной соли примерно такое же, как и в земных океанах. Кроме того, в нем растворено много соды, благодаря чему он имеет высокий уровень щелочности (показатель pH достигает 12).

Читать:  История возникновения Луны

Наличие водорода и частичек кремнезема указывает на то, что на дне океана Энцелада протекают активные гидротермальные процессы. В горячих источниках на дне земных водоемов одноклеточные микроорганизмы используют водород и углекислый газ для получения энергии; в качестве продукта жизнедеятельности при этом выделяется метан. Указанные газы присутствуют и в выбросах гейзеров Энцелада. А это значит, что в его подповерхностном океане есть все условия для зарождения жизни и ее существования на протяжении длительного времени.

Возникает резонный вопрос: что же может быть «движущей силой» столь высокой активности спутника? Энцелад часто сравнивают с еще одним сатурнианским спутником Мимасом. Оба они имеют близкие размеры и орбитальные характеристики, однако лишь одна из лун демонстрирует эндогенную активность. Что же стало причиной такого различия?

По оценкам ученых, энергия распада радиоактивных элементов в ядре Энцелада может дать не более 1% тепла, необходимого для поддержания воды в его недрах в жидком состоянии. Конечно, его ледяная кора подвергается мощному гравитационному воздействию со стороны Сатурна, однако и этой энергии также оказывается недостаточно. Как показывают расчеты, подледный океан должен был бы полностью замерзнуть всего за 30 млн лет. Это значит, что нынешнее состояние спутника вполне может оказаться лишь небольшим эпизодом его эволюции. В таком случае на всех надеждах найти там жизнь следовало бы поставить крест.

Группа планетологов из США и Европы попыталась найти ответ на этот вопрос. Согласно результатам их исследований, опубликованным в конце прошлого года в журнале Nature Astronomy, существование океана Энцелада объясняется особенностями его ядра. Ученые создали компьютерную модель внутреннего строения спутника, показавшую, что если ядро имеет пористую структуру с пустотами, занимающими 20-30% его внутреннего объема, под влиянием гравитации Сатурна в нем должны происходить деформации, которые вызывают трение каменных блоков, приводящее к генерации тепла. Вода попадает в поры, нагревается и затем выбрасывается обратно в подледный океан, по пути взаимодействуя с окружающими породами. В такой модели требуется от 25 до 250 млн лет на то, чтобы вся вода в недрах Энцелада прошла через его ядро. Этого оказалось достаточно, чтобы обеспечить существование океана спутника в течение миллиардов лет – а значит, шансы на то, что в нем могла зародиться примитивная жизнь, остаются вполне существенными.

Читать:  Планета Сатурн

Результаты другого недавно проведенного эксперимента показали, что некоторые земные микробы вполне могли бы выжить в гидротермальных источниках на дне океана Энцелада. Группа ученых из Австрии и Германии поместила три вида архей (примитивных микроорганизмов) в условия, близкие к существующим в недрах спутника. В качестве внешнего газового окружения использовалась смесь водорода, углекислого и угарного газа, метана, азота и в некоторых случаях этилена ( C2 H4). Давление варьировалось от 2 до 90 бар, а температура — от 65 до 80°С.

Выяснилось, что как минимум один из видов архей может расти и производить метан даже в присутствии веществ, которые подавляют развитие других организмов – в частности, формальдегида, аммиака и угарного газа. Микробы оказались способны выжить при давлении 50 бар (в 50 раз больше, чем у поверхности Земли). Все это делает Энцелад одним из наиболее перспективных мест для поиска жизни в Солнечной системе.

К сожалению, после завершения работы зонда Cassini в распоряжении исследователей еще долго не будет действующих аппаратов в окрестностях Сатурна. Специалисты NASA и ESA разработали несколько концептов специализированной миссии для изучения Энцелада и его океана, но ни один из них пока официально не одобрен.

Читать:  Солнечная система: как подтверждалась гелиоцентрическая теория

Не исключено, что в этом вопросе ученым смогут помочь частные компании. Уже известно, что возможность отправки аппарата к Энцеладу изучает руководство программы Breakthrough Initiatives. Для оценки выполнимости подобного проекта создана рабочая группа. Она рассматривает множество вариантов миссии. Предпочтение пока отдается зонду, который, подобно Cassini, несколько раз посетил бы окрестности луны и прошел через струи выброшенного из ее недр вещества. Если какой-то из концептов будет соответствовать всем предъявляемым техническим и стоимостным критериям, экспедиция к Энцеладу может быть утверждена руководством Breakthrough Initiatives уже в этом году.

Но даже если планы негосударственных организаций останутся на бумаге, ученые все равно продолжат изучать спутник дистанционными методами. Недавно в ходе серии наблюдений Сатурна, выполненных при помощи 30-метрового радиотелескопа Института радиоастрономии миллиметровых волн (Institute for Radio Astronomy in the Millimeter range – IRAM), исследователи из Кардиффского университета обнаружили в кольце Е, которое «подпитывается» гейзерами Энцелада, высокое содержание метанола СН3ОН – простейшего органического спирта. Эта находка стала первой прямой идентификацией химического вещества в шлейфе спутника с помощью наземных радиотелескопов. Она доказала принципиальную возможность поиска различных сложных соединений (в том числе и органики) в выбросах Энцелада с использованием средств наблюдений, находящихся на поверхности Земли.

Подписывайтесь на наши каналы в Яндекс Дзен и Телеграмм
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments
Loading Posts...