Cassini доказывает сложную химию в океане Энцелада
Учёные, анализируя данные космического аппарата Cassini, обнаружили новые сложные органические молекулы, извергаемые спутником Сатурна Энцеладом. Это явный признак того, что в его подлёдном океане протекают сложные химические реакции, некоторые из которых могут быть частью цепочек, ведущих к ещё более сложным, потенциально биологически значимым молекулам.
Опубликованное в Nature Astronomy, это открытие усиливает аргументы в пользу специальной миссии Европейского космического агентства (ESA) для выхода на орбиту и посадки на Энцелад.
В 2005 году Cassini впервые обнаружил свидетельства существования под ледяной поверхностью Энцелада скрытого океана. Струи воды, извергающиеся из трещин вблизи южного полюса спутника, выбрасывают ледяные зёрна в космос. Часть этих крошечных частиц льда, меньше песчинок, падает обратно на поверхность, а часть улетает, образуя кольцо вокруг Сатурна вдоль орбиты Энцелада.
Ведущий автор Нозэр Хаваджа объясняет уже известное: "Cassini постоянно детектировал образцы с Энцелада, пролетая через кольцо E Сатурна. Мы уже находили в этих ледяных зёрнах множество органических молекул, включая предшественников аминокислот".
Ледяные зёрна в кольце могут быть возрастом в сотни лет. Со временем они могли быть "выветрены" и изменены интенсивным космическим излучением. Учёные хотели исследовать свежие зёрна, выброшенные гораздо позже, чтобы лучше понять, что именно происходит в океане Энцелада.
К счастью, данные уже были. В 2008 году Cassini пролетел прямо через ледяные выбросы. Нетронутые зёрна, выброшенные всего за несколько минут до столкновения с прибором Cosmic Dust Analyzer (CDA) на скорости около 18 км/с. Это были не только самые свежие, но и самые быстрые ледяные зёрна, которые когда-либо детектировал Cassini.
Скорость имела значение. Нозэр объясняет почему: "Ледяные зёрна содержат не только замёрзшую воду, но и другие молекулы, включая органические. При более низких скоростях удара лёд разрушается, и сигнал от кластеров молекул воды может скрывать сигнал от определённых органических молекул. Но когда ледяные зёрна ударяются о CDA на высокой скорости, молекулы воды не образуют кластеров, и у нас появляется шанс увидеть эти ранее скрытые сигналы".
Потребовались годы, чтобы накопить знания от предыдущих пролётов и применить их для расшифровки этих данных. Теперь команда Нозэра выявила, какие молекулы присутствовали внутри свежих ледяных зёрен.
Они увидели, что определённые органические молекулы, уже найденные в кольце E, присутствовали и в свежих ледяных зёрнах. Это подтверждает, что они создаются внутри океана Энцелада.
Они также обнаружили совершенно новые молекулы, которые ранее никогда не наблюдались в ледяных зёрнах с Энцелада. Среди вновь обнаруженных молекулярных фрагментов — алифатические, (гетеро)циклические эфиры/алкены, простые эфиры/этильные группы и, предположительно, соединения, содержащие азот и кислород.
На Земле те же самые молекулы вовлечены в цепочки химических реакций, которые в конечном итоге приводят к более сложным молекулам, необходимым для жизни.
"Существует множество возможных путей от органических молекул, которые мы нашли в данных Cassini, к потенциально биологически значимым соединениям, что повышает вероятность обитаемости спутника", — говорит Нозэр.
Соавтор Франк Постберг добавляет: "Эти молекулы, которые мы нашли в свежевыброшенном материале, доказывают, что сложные органические молекулы, обнаруженные Cassini в кольце E Сатурна, — не просто продукт длительного воздействия космоса, а легко доступны в океане Энцелада".
Возвращение к Энцеладу
Открытия Cassini ценны для планирования будущей миссии ESA, посвящённой Энцеладу. Исследования для этой амбициозной миссии уже начались. План включает пролёт через струи и даже посадку на южный полярный регион спутника для сбора образцов.
Команда учёных и инженеров уже рассматривает выбор современных научных приборов, которые будет нести космический аппарат. Этот последний результат, полученный с помощью CDA, поможет в принятии этого решения.
Энцелад отвечает всем критериям обитаемой среды, которая могла бы поддерживать жизнь: наличие жидкой воды, источник энергии, определённый набор химических элементов и сложные органические молекулы. Миссия, проводящая измерения непосредственно с поверхности спутника в поисках признаков жизни, предоставит Европе передовые позиции в науке о Солнечной системе.
"Даже не найти жизнь на Энцеладе было бы огромным открытием, потому что это поднимает серьёзные вопросы о том, почему жизнь отсутствует в такой среде, когда все необходимые условия есть", — говорит Нозэр.
Cassini-Huygens был совместным проектом NASA, ESA и Итальянского космического агентства. Он состоял из двух элементов: орбитера Cassini и зонда Huygens. Прибор Cosmic Dust Analyzer (CDA) на Cassini возглавлял Университет Штутгарта в Германии.