Поверхность спутника Сатурна Энцелада защищает погребённые органические вещества
Спутник Сатурна Энцелад предоставляет уникальную возможность в нашей Солнечной системе для поиска свидетельств жизни, учитывая его обитаемый океан и шлейф, который выбрасывает содержащий органику материал океана на поверхность.
Исследование под руководством старшего научного сотрудника Института планетологии Аманды Р. Хендрикс показывает, что значительное количество относительно нетронутой органики из шлейфа может быть измерено приборами, отправленными на поверхность Энцелада.
«Мы можем многое узнать о потенциальных биомаркерах в океане Энцелада, отправив миссию на его поверхность. Ранее считалось, что для отбора проб самого свежего материала из океана необходимо пролететь через шлейф и измерить частицы и газы. Но теперь мы знаем, что можно совершить посадку на поверхность и быть уверенными, что приборы измерят относительно нетронутую органику из шлейфа, происходящую из океана», — сказала Хендрикс, ведущий автор статьи «Низкий эффективный возраст воздействия ультрафиолета на органику на поверхности Энцелада», опубликованной в Communications Earth & Environment.
Обитаемый океан Энцелада
«Мы знаем, что океан Энцелада обитаем благодаря измерениям "Кассини". Мы знаем, что там есть жидкая вода, энергия и химические элементы: углерод, водород, азот, кислород, фосфор и сера. Это ингредиенты, необходимые для жизни, какой мы её знаем», — отметила Хендрикс.
Энцелад — это океанический мир: под ледяной поверхностью скрывается жидкий океан. В нашей Солнечной системе есть несколько таких миров, но Энцелад уникален тем, что выбрасывает материал своего океана в космос через шлейф пара и ледяных частиц на южном полюсе. Это позволило приборам космического аппарата «Кассини» охарактеризовать океан, когда аппарат пролетал мимо и сквозь шлейф.
«К счастью для этого исследования, хотя часть частиц шлейфа выбрасывается в систему Сатурна, около 90% из них падают обратно на поверхность спутника. Это, вероятно, означает, что материал океана, включая органику, находится прямо на поверхности».
Органические молекулы, обнаруженные в шлейфе Энцелада, включают такие соединения, как метан (CH4) и этан (C2H6), а также более сложные молекулы.
Защитный экран из свежего материала
«Органические вещества могут быть обработаны или химически трансформированы солнечными ультрафиолетовыми (УФ) фотонами и заряженными частицами, такими как электроны. Но если мы хотим выяснить, присутствуют ли в частицах шлейфа какие-либо биомаркеры, происходящие из океана, нам нужно, чтобы эти частицы были как можно более нетронутыми и не подвергались воздействию УФ», — пояснила Хендрикс.
В этом исследовании Хендрикс использовала данные космического телескопа «Хаббл» и аппарата «Кассини», чтобы оценить, насколько глубоко УФ-фотоны могут проникать в покрытую частицами шлейфа поверхность Энцелада.
«Мы обнаружили, что на поверхности Энцелада есть места, куда можно посадить космический аппарат, взять пробу и измерить относительно нетронутую органику. Это связано с тем, что солнечные ультрафиолетовые фотоны проникают не очень глубоко в ледяную поверхность. Эти разрушительные солнечные УФ-фотоны проникают всего на ~100 микрометров. Это толщина пары человеческих волос.
Таким образом, самый верхний слой поверхности подвергается воздействию этих разрушительных УФ-фотонов, и лишь часть органики химически трансформируется. Вскоре этот материал покрывается более свежим материалом из шлейфа. Более глубокие частицы не подвергаются дальнейшему преобразованию, потому что УФ-фотоны не взаимодействуют с глубинным материалом. Свежеосаждённые частицы шлейфа действуют как щит для подстилающего материала. Они действуют как солнцезащитный крем».
Доступ к сохранившейся органике
«В идеале мы хотим однажды взять пробы относительно нетронутой органики, происходящей из океана, совершив посадку на поверхность Энцелада. Этот результат важен, потому что он говорит нам, что для отбора проб будет доступно много относительно нетронутой органики, поскольку глубина проникновения этих разрушительных УФ-фотонов очень мала. Слегка более глубокие частицы не подвергались сильному воздействию УФ, а это означает, что органика имеет низкий "возраст экспозиции"», — заключила Хендрикс.
«Поскольку ультрафиолетовый свет легко изменяет органические молекулы, глубина, на которую такой свет проникает в поверхность ледяного мира, действительно имеет значение. Учитывая малую глубину проникновения УФ, наши результаты гарантируют, что в льдах Энцелада сохранилось и законсервировано достаточно органического материала, который можно проследить до его океана», — сказал соавтор Кристофер Хаус из Университета штата Пенсильвания. — «Поразительно думать, что с помощью известных технологий мы можем легко получить доступ к большому количеству органического материала из обитаемого внеземного океана».