Жизнь на других планетах: Жизнь на Энцеладе

Жизнь на Энцеладе, шестом по размерам спутнике Сатурна, в настоящее время остаётся открытым вопросом и темой для научных дискуссий и исследований.
Энцелад, как и самый крупный спутник Сатурна, Титан, вызывает очень большой интерес у учёных. Ещё в эру «Вояджеров», которые в начале 1980-х годов провели первые съёмки этой маленькой ледяной планеты-спутника, учёные начали подозревать, что Энцелад геологически активен и даже является источником вещества для кольца Е Сатурна. С началом исследований зонда «Кассини» в системе Сатурна стало совершенно ясно, что Энцелад устроен намного сложнее и таит в себе гораздо больше загадок, чем предполагалось ранее.

Поверхность:

На поверхности Энцелада холоднее, чем на других планетах-спутниках Сатурна: температура в среднем составляет -200 `C. Столь низкая температура обусловлена крайне высоким показателем альбедо, составляющим 90 %.[1] При такой низкой температуре ни одна из известных форм жизни не выживет на его поверхности.

Трещины:

На поверхности Энцелада довольно много трещин. С их помощью учёные смогли установить, что под ледяной коркой имеется океан. Температура в трещинах может доходить до -85 `C, что значительно выше, чем у поверхности.

Под поверхностью:

По данным с «Кассини», в недрах Энцелада находится углеводородный «суп», жидкая вода и источник тепла, то есть все ключевые ингредиенты для возникновения примитивных форм жизни. Исследователи опираются на информацию, полученную станцией «Кассини», а также на результаты компьютерного моделирования, которое проводилось с учётом всех параметров спутника.

Океан:

На южном полюсе под ледяной коркой Энцелада на глубине 15-20 км находится океан из жидкой воды. На это указывают все данные с «Кассини», собранные вместе. Температура верхних слоёв океана составляет около -45 `C, однако с ростом глубины температура растёт и может доходить примерно до 0-+1 `C, что сравнимо с температурой воды в некоторых местах на Земле. Более того, в июне 2011 года учёные с помощью «Кассини» установили, что вода в океане солёная и по составу очень близка к земной. Все эти открытия значительно увеличивают вероятность того, что на Энцеладе есть жизнь.

Подповерхностный океан:

Переданные «Кассини» в 2005 году снимки гейзеров, бьющих из «тигровых полос» на высоту 250 км, дали повод говорить о возможном наличии под ледяной корой Энцелада полноценного океана жидкой воды. Однако сами по себе гейзеры не являются доказательством наличия жидкой воды, а указывают в первую очередь на наличие тектонических сил, приводящих к смещению льда и образованию в результате трения выбросов жидкой воды.
Предполагаемая схема активности гидротермальных источников

В 2014 году были опубликованы результаты исследований, согласно которым на Энцеладе существует подповерхностный океан. В основу этого вывода легли измерения гравитационного поля спутника, сделанные во время трех близких (менее 500 км над поверхностью) пролетов «Кассини» над Энцеладом в 2010-2012 годах. Полученные данные позволили ученым достаточно уверенно утверждать, что под южным полюсом спутника залегает океан жидкой воды. Размер водной массы сопоставим с североамериканским озером Верхним, площадь составляет около 80 тыс. кмb (10 % от площади Энцелада), толщина - около 10 км, а глубины залегания - 30-40 км. Он простирается от полюса до 50-х градусов южной широты. Температура его верхних слоев может составлять около -45`С и с ростом глубины достигать 0-+1 `С, что сравнимо с температурой земных арктических и антарктических вод. Дно, предположительно, каменное. Есть ли вода под северным полюсом Энцелада, остаётся неясным. Наличие же воды на южном полюсе объясняется особенностями приливного разогрева спутника гравитационным воздействием Сатурна, которое обеспечивает существование воды в жидком виде, даже несмотря на то, что средняя температура поверхности Энцелада составляет около -180`С. По имеющимся оценкам, температура океана может достигать 90`С.

В начале марта 2015 года были опубликованы две работы, в которых окончательно подтвердилось наличие океана и следы активности горячих гейзеров на дне подповерхностного океана.

В мае 2015 года учёными из института Карнеги на основе данных с приборов Кассини была определена щелочность среды океана Энцелада, равная 11-12 pH, что является крайне благоприятным фактором для зарождения и поддержания жизни, так как все реакции внутри живых клеток протекают в щелочной среде.

В середине сентября 2015 года астрофизики Корнелльского Университета на основе данных "Кассини", полученных за семь лет исследований, начиная с 2004 года, уточнили модель подповерхностного океана. Согласно новым исследованиям, опубликованными в журнале Icarus, под поверхностью Энцелада находятся не отдельные водоемы, а глобальный водяной океан, обособленный от поверхности ядра. Прежние исследования, указывавшие на наличие замкнутого водоёма в районе южного полюса, хорошо согласовались с наблюдениями "Кассини" за гейзерами, но входили в противоречие с гравитационным измерениями. Новая модель учитывает магнитуду небольших колебаний поверхности, которая возникает при движении Энцелада по орбите вокруг Сатурна, и указывает на наличие глобального океана. В случае, если Энцелад представлял бы собой полностью твердое тело, колебания (либрации) орбиты спутника были бы не столь значительными.

В конце октября 2015 года Планетологи из Японии, Германии и США опубликовали в журнале Nature Communications исследование, согласно которому океан Энцелада является или очень древним, возникшим вместе с формированием Сатурна, или стал жидким относительно недавно, около 10 миллионов лет назад, в результате смены орбиты или столкновения с каким-то крупным объектом, растопившим часть вод и запустившим реакции окисления на границе между ядром и океаном.

Сведения, собранные зондом после пролёта 28 октября 2015 года с рекордного расстояния в 25 км над поверхностью, позволят ответить на вопросы о химическом и молекулярном составе расположенного под поверхностью спутника Сатурна океана.

Органические соединения, обнаруженные «Кассини» в солёных гейзерах спутника в 2005 году, подтверждение существования океана жидкой воды достаточно неглубокого залегания, сопоставимого с Марианской впадиной, наличие скалистой сердцевины из силикатов, высокая щелочность воды и прямые свидетельства гидротермальной активности в совокупности делают Энцелад самым привлекательным местом с Солнечной системе для поиска микробной жизни. Аппаратура «Кассини» не позволит выяснить, есть ли в океане Энцелада сложная органика и, тем более, жизнь. Однако до завершения своей миссии в сентябре 2017 года «Кассини» совершит ещё три сближения со спутником в конце 2015 года, в ходе которых аппарат получит снимки высокого разрешения плохо изученного северного полюса, а также проведёт измерения теплового потока, исходящего от южного полюса. Во время сближения 28 октября 2015 года с расстояния 49 км инструменты «Кассини» проведут исследования гидротермальных выбросов, которые помогут учёным понять природу процессов, препятствующих замерзанию подлёдного океана Энцелада.

В будущих экспедициях предполагается провести спектрографические исследования гейзеров, чтобы получить подробную информацию о составе воды. Не исключен анализ in-situ и даже использование погружаемого аппарата без предварительного бурения ледяной коры, если подтвердятся расчеты Института исследования космоса в Боулдере (США), согласно которым вода, поступающая из подповерхностного океана, несмотря на недельный цикл подъёма на 30-40 км, сохраняет достаточно тепла, чтобы в точке разлома не давать замерзнуть трещинам метровой ширины.

Источник: vk.com