Органические молекулы в выбросах Энцелада могут иметь поверхностное происхождение

Органические молекулы, обнаруженные в водяных выбросах из трещин на поверхности Энцелада, могут формироваться под действием радиации на этом ледяном спутнике Сатурна, а не происходить из его подповерхностного океана.

Эти выводы, представленные на совместном совещании EPSC–DPS2025 в Хельсинки, влияют на оценку обитаемости океана Энцелада. Связанное исследование опубликовано в Planetary and Space Science.

Радиационная альтернатива

Выбросы были открыты в 2005 году космическим аппаратом NASA «Кассини». Они исходят из длинных разломов — «тигровых полос» — в южной полярной области Энцелада. Вода поступает из подледного океана, а энергия для его нагрева и формирования выбросов возникает из-за приливных сил гравитации массивного Сатурна.

«Кассини» пролетел сквозь выбросы, «распробовав» молекулы в их составе, и обнаружил, что они богаты солями и содержат различные органические соединения. Поскольку органические соединения, растворенные в подповерхностном океане, могут быть строительными блоками для пребиотических молекул — предшественников жизни, — эти находки вызвали большой интерес у астробиологов.

Однако эксперименты доктора Грейс Ричардс и её коллег показывают, что воздействие радиации, захваченной мощной магнитосферой Сатурна, может запускать формирование этих органических соединений прямо на ледяной поверхности Энцелада. Это ставит под вопрос их астробиологическую значимость.

Экспериментальное моделирование

Ричардс и её коллеги в Институте ядерных исследований HUN-REN (Венгрия) смоделировали состав льда на поверхности и в стенках «тигровых полос» Энцелада. Этот лёд содержал воду, диоксид углерода, метан и аммиак и был охлаждён до -200 °C.

Затем команда облучила лёд ионами — атомами и молекулами, лишёнными электрона, — чтобы воспроизвести радиационную среду вокруг Энцелада.

Ионы вступили в реакцию с компонентами льда, создав целый спектр молекулярных видов, включая монооксид углерода, цианат и аммоний. Также были получены молекулярные предшественники аминокислот — цепочек, которые формируют белки, управляющие метаболическими реакциями, восстановлением клеток и транспортом питательных веществ у живых организмов.

Некоторые из этих соединений ранее уже обнаруживались на поверхности Энцелада, но другие были идентифицированы и в выбросах.

Выводы и перспективы

«Молекулы, считающиеся пребиотическими, могли правдоподобно образоваться in situ в результате радиационной обработки, а не обязательно происходить из подповерхностного океана», — заявила Ричардс.

«Хотя это не исключает возможности, что океан Энцелада может быть обитаем, это означает, что нам нужно быть осторожными в таких предположениях, сделанных лишь на основании состава выбросов».

Понимание того, как отличать органику океанического происхождения от молекул, образованных взаимодействием радиации с поверхностью и «тигровыми полосами», будет крайне сложной задачей.

Потребуются дополнительные данные от будущих миссий, таких как предлагаемая миссия к Энцеладу, которая в настоящее время рассматривается в рамках рекомендаций программы «Путешествие 2050» для научной программы Европейского космического агентства (ESA) до середины века.