Гейзеры на ледяном спутнике Сатурна Энцеладе могут формироваться из «кашеобразной зоны»
Поиск жизни на других небесных телах или, по крайней мере, необходимых для неё компонентов ведётся веками. Спутники планет, такие как Энцелад, могут содержать химические ингредиенты для жизни.
Энцелад — шестой по величине спутник Сатурна диаметром около 500 км. Его характерная черта — гейзероподобные струи, выбрасывающие лёд и водяной пар на сотни километров в космос с южного полюса.
Космический аппарат NASA «Кассини» обнаружил эти струи в 2005 году, а в 2008, 2009 и 2015 годах взял их пробы. Учёные обнаружили, что горячие, богатые минералами воды содержат необходимые для жизни компоненты, несмотря на температуру поверхности до -201°C.
Долгое время считалось, что источником гейзеров является огромный подповерхностный океан объёмом около 20 млн км3, извергающийся через трещины в коре. На это указывала солёность проб и цикличность выбросов, совпадающая с орбитой Энцелада вокруг Сатурна.
Однако новое моделирование профессора Колина Мейера из Дартмутского колледжа (США) и его коллег, опубликованное в Geophysical Research Letters, поддерживает альтернативное объяснение.
«Струи содержат органику — возможный признак жизни, что делает их уникальными для астробиологии. Мы хотим понять, как формируются гейзеры, чтобы определить, обитаем ли Энцелад», — объясняет профессор Мейер.
Вместо гипотезы подповерхностного океана исследователи предполагают, что происходит сдвиговый нагрев — выделение тепла из-за трения слоёв материала, движущихся с разной скоростью под действием приливных сил Сатурна.
«Разница в смещении по разные стороны трещины подобна землетрясению и заставляет стенки трещины тереться друг о друга, генерируя тепло».
Это тепло может повышать температуру льда выше эвтектической — минимальной температуры стабильности жидкого рассола. Соли растворяются в рассоле, который заполняет пространство между кристаллами льда.
На Энцеладе этот процесс может происходить в трещинах ледяной оболочки («тигровых полосах»), создавая резервуар «кашеобразной зоны» изо льда и жидкого рассола. В пробах «Кассини» в струях были обнаружены водяной пар, CO2, CH4, NH3, CO, N2, соли и кремнезём.
Рассол образуется, потому что соли в ледяной оболочке снижают температуру её плавления, вызывая локальное частичное таяние и последующий выброс на поверхность в виде гейзеров. Моделирование профессора Мейера показывает, что струя может выбрасывать до 300 кг льда и пара в секунду.
Хотя ледяная оболочка Энцелада может достигать 25 км в толщину глобально, над южным полюсом она может быть всего 6 км, что делает таяние более вероятным. При большой глубине трещин «кашеобразная зона» может пронизывать всю ледяную оболочку.
«В этом случае трещины становятся важным проводником для жизни, — говорит профессор Мейер, — поскольку обмен между океаном и поверхностью может позволить строительным блокам жизни достичь поверхности, повышая химический потенциал обитаемости спутника».
Это исследование также помогает понять геофизические процессы на других ледяных спутниках Солнечной системы, таких как Тритон (Нептун), Титан (Сатурн) и Европа (Юпитер), и их потенциал для поддержания жизни.