Анализируя данные, собранные космическим зондом «Кассини», учёные обнаружили, что подповерхностные океаны Энцелада (спутник Сатурна) содержат фосфаты — одно из химических веществ, необходимых для существования биологической жизни. Об этом в журнале Nature была опубликована статья. Прежде учёные обнаружили на спутнике другие необходимые для зарождения жизни компоненты, и не хватало лишь фосфора. Теперь получается, что на Энцеладе есть потенциал для развития жизни.

Источник изображения: NASA

Фосфор в фосфатной форме необходим для создания ДНК, РНК и клеточных мембран, поэтому исследователей давно интересовал вопрос о его наличии на Энцеладе — с тех пор, как на далёком спутнике были обнаружены подповерхностные океаны и криовулканические шлейфы. Запущенный в 1997 году космический аппарат «Кассини» был предназначен для изучения систем Сатурна и Юпитера. В период с 2005 по 2015 год прибор совершил несколько пролётов вокруг Энцелада, а также исследовал кольцевую систему Сатурна.

Команда под руководством Франка Постберга (Frank Postberg), профессора планетарной науки Свободного университета Берлина, изучила данные анализатора космической пыли (CDA) «Кассини». Хотя данные были собраны уже давно, их анализа пришлось долго ждать. «Эти данные лежали на серверах NASA в течение 15 лет, — сказал Постберг. — Прибор передал такой большой объем данных, что мы не смогли проанализировать их все, пока миссия была активна».

После публикации ограниченного анализа данных в 2017 году команда получила финансирование от Европейского исследовательского совета для анализа гораздо большего набора данных. Постберг сказал, что они не искали фосфаты специально: «Мы просто подумали: давайте посмотрим на гораздо больший набор данных и состав индивидуализированных зёрен. Через три с лишним года я нашёл эти девять ледяных зёрен, в которых обнаружены фосфаты», — сказал он. Для зарождения жизни необходимы углерод, водород, азот, кислород, фосфаты, фосфор и сера, пояснил он. Из этих шести компонентов фосфаты были единственным, которого прежде не было обнаружено в данных «Кассини» — прошлые исследования показали наличие всех остальных компонентов на Энцеладе.

Профессор планетарной геохимии из Университета штата Аризона Михаил Золотов отметил, что «наличие фосфорных соединений в воде имеет решающее значение для биологической продуктивности на Земле и, следовательно, является ключевым фактором при оценке того, есть ли у далёких миров потенциал для поддержания жизни».

Учёные обнаружили, что ледяная луна Сатурна — Энцелад выбрасывает «гигантский шлейф» водяного пара далеко в космос, причём в выбросах содержится немало химических ингредиентов, пригодных для формирования живых организмов. Обнаружить необычную находку помог телескоп «Джеймс Уэбб».

Энцелад, иллюстрация. Источник изображения: NASA/JPL-Caltech.

Известно, что телескоп снял выброс ещё в ноябре 2022 года — результаты продемонстрировали на конференции в т.н. Научном институте космического телескопа в Балтиморе 17 мая. По мнению учёных, выброс действительно «колоссальный». Исследователям не впервые удалось увидеть, как Энцелад выбрасывает воду, но технические возможности нового телескопа позволяют увидеть, что струи пара уходят в космос намного дальше, чем считалось ранее, фактически — во много раз дальше, чем диаметр самого Энцелада, составляющий 504 км.

Впервые о водяных выбросах луны Сатурна узнали ещё в 2005 году, когда космический аппарат NASA — Cassini запечатлел ледяные частицы, вылетающие из разломов в поверхности спутника планеты. Считается, что выбросы столь мощны, что из отдаваемого луной материала сформировано одно из колец Сатурна. Как показал анализ, подобные струи содержат метан, углекислый газ и аммиак — органические молекулы, части которых являются необходимыми элементами для возникновения жизни. Допускается даже, что источником некоторых из этих газов служит сама жизнь. В частности, метан может быть одним из продуктов её деятельности глубоко под ледяной поверхностью Энцелада.

Ещё одним необходимым элементом считается вода. Хотя Энцелад полностью покрыт толстым слоем льда, исследования вращения луны свидетельствуют о том, что под поверхностью может находиться целый океан жидкой воды. Учёные считают, что источником обнаруженных Cassini и «Джеймсом Уэббом» выбросов могут служить гидротермальные жерла на океанском дне — об этом косвенно свидетельствуют обнаруженные в снятых шлейфах частицы кремнезёма — обычно составляющего кору планет.

Учёные NASA обсуждают миссии к Энцеладу для поиска возможных следов жизни. Ожидается, что орбитальный модуль Enceladus Orbilander будет находиться на орбите луны около полугода, пролетая буквально сквозь шлейфы для сбора образцов. После этого космический аппарат превратится в модуль для посадки на поверхность самого спутника Сатурна. Ожидается, что Orbilander оснастят инструментами для анализа захваченных молекул, например, кроме микроскопа, аппарат оснастят даже секвенатором ДНК. Кроме того, дистанционно сканировать поверхность спутника будут камеры, радиозонды и лазеры.

Дополнительно предлагается отправить под ледяную поверхность Энцелада робота-змею — Exobiology Extant Life Surveyor может получить камеры и лидар для навигации в неизвестной среде у океанского дна.

Поверхности спутников, вращающихся вокруг газовых гигантов Юпитера и Сатурна, могли сгладиться из-за лунотрясений, считает группа американских учёных. А на Энцеладе глыбы льда при тектонической активности могут выбрасываться прямо в космос.

Горные хребты Ганимеда могли сформировать лунотрясения. Источник изображения: nasa.gov

Астрономам уже давно известно, что некоторые спутники, вращающиеся вокруг Юпитера и Сатурна, соответственно самой большой и второй по величине планет Солнечной системы, являются геологически активными. Это результат колоссального гравитационного влияния планет — оно вызывает лунотрясения, из-за которых ледяные поверхности спутников и их кора растрескиваются. Лунотрясения могут также вызывать оползни, утверждают американские учёные, в результате чего поверхность спутников выравнивается.

Примечательной особенностью ландшафтов спутников Юпитера Европы и Ганимеда, а также спутника Сатурна Энцелада являются крутые горные хребты, окружённые относительно гладкими участками. Традиционно предполагалось, что такая картина является результатом воздействия жидкости, выбрасываемой ледяными вулканами, хотя механизмы их действия на этих холодных лунах во многом продолжают оставаться загадкой. Новая гипотеза американских учёных объясняет эти особенности ландшафта без присутствия жидкостей.

К неожиданным выводам учёные пришли, попытавшись оценить размеры этих хребтов: предполагается, что с одной стороны у них крутые склоны, а с другой — так называемые уступы тектонических разломов. Исследователи сопоставили свои измерения с сейсмическими моделями, чтобы оценить силу лунотрясений на этих спутниках. Как оказалось, их достаточно, чтобы подбрасывать обломки, которые затем скатываются по склону, постепенно выравнивая ландшафт спутников.

Предположения учёных может подтвердить миссия Europa Clipper — аппарат отправится к спутнику Юпитера в 2024 году. Межпланетная станция выйдет на орбиту Юпитера и совершит примерно 50 облётов Европы, делая снимки и собирая прочие данные при помощи набора из девяти инструментов. Она поможет учёным определить, есть ли под ледяной оболочкой луны жидкой океан и условия, необходимые для поддержания материи в жидком состоянии.

Авторы исследования отметили, что наиболее удивительно было обнаружить признаки тектонической активности на Энцеладе — поверхность этого спутника Сатурна составляет всего 3 % от поверхности Европы и 1/650 от земной. Но лунотрясения здесь могут оказаться достаточно мощными, чтобы выбрасывать ледяные обломки с поверхности прямо в космос — прямо как мокрая собака, которая пытается отряхнуться.