|
Энцелад - привлекательная цель для поиска жизни
|
|
|
|
Небольшой ледяной спутник Сатурна под названием Энцелад является одной из главных целей в поисках жизни в других частях Солнечной системы. Новое исследование подтверждает, что Энцелад является пригодным для жизни миром.
|
|
|
|
Данные для этих новых исследований получены с космического аппарата Cassini, который вращался вокруг Сатурна с 2004 по 2017 год. В 2005 году "Кассини" обнаружил гейзероподобные столбы водяного пара и крупинки льда, непрерывно вырывающиеся из трещин в ледяном панцире Энцелада.
|
|
|
|
В последнем исследовании Нозаир Хаваджа (Nozair Khawaja) из Свободного университета Берлина и его команда решили повторно проанализировать образец материала, собранный Кассини с южного полюса Энцелада.
|
|
|
|
Большая часть анализов твердых частиц из шлейфов Энцелада была проведена на кольце Е Сатурна. Кольцо Е - это внешнее диффузное кольцо в величественной кольцевой системе, которая окружает планету. Оно постоянно пополняется материалом из шлейфов Энцелада. Но этот материал не является свежим, и воздействие радиации в космосе может изменить его характеристики.
|
|
|
|
Более молодой материал, проанализированный Хаваджей и его коллегами, был взят аппаратом Cassini во время особенно быстрого пролета над южным полюсом Энцелада. Использование материала из свежевыброшенного шлейфа гарантировало устранение любых возможных радиационных помех.
|
|
|
|
|
|
|
Итак, что же эти и другие анализы образцов шлейфа говорят нам об Энцеладе? В первых образцах, взятых с "Кассини", были обнаружены соли натрия, что позволяет предположить, что шлейфы питаются подземным океаном жидкой воды, находящимся в контакте со скалистым дном. Более поздние наблюдения за "колебаниями" Энцелада (небольшими сдвигами в его вращении) относительно Сатурна показали, что его ледяная внешняя оболочка, вероятно, полностью отделена от каменистого ядра под ним.
|
|
|
|
Это означает, что подземный океан Энцелада (зажатый между льдом и скалой) является глобальным и простирается по всей поверхности Луны. Океан, вероятно, поддерживается приливными изгибами, когда изменяющееся гравитационное притяжение Сатурна к Энцеладу растягивает и сжимает его, заставляя Энцелад нагреваться и предотвращая замерзание океана.
|
|
|
|
Возможность (хотя и косвенным образом) взять пробы океана позволила провести более всестороннее исследование обитаемости Энцелада, то есть выяснить, содержит ли Энцелад необходимые ингредиенты для жизни в том виде, в каком мы ее знаем (а именно, подходящий источник энергии и сочетание химических элементов).
|
|
|
|
Взятие проб из шлейфов
|
|
|
|
Анализ образцов шлейфа "Кассини" стал возможен благодаря методу, называемому "масс-спектрометрия". Процесс начался с высокоскоростного столкновения "Кассини" (летящего со скоростью несколько километров в секунду) с твердым материалом шлейфа, который он собрал.
|
|
|
|
Это привело к расщеплению более мелких заряженных фрагментов. После удара прибор воздействовал на фрагменты электрическим полем, которое направляло их к детектору.
|
|
|
|
Время попадания химических фрагментов в детектор затем использовалось для определения их массы и заряда. Затем ученые могли бы снова собрать "кусочки головоломки" воедино, чтобы выяснить идентичность молекул, из которых когда-то образовались фрагменты.
|
|
|
|
При попытке определить пригодность для жизни необходимо обратить внимание на определенные молекулы в данных. Органические вещества - это просто молекулы, содержащие углерод. Поскольку жизнь на Земле в основном основана на углероде, обнаружение углеродсодержащих молекул в любой форме является хорошим началом.
|
|
|
|
В материале шлейфа были обнаружены органические соединения, в том числе "амины", которые могут быть предшественниками аминокислот (которые, в свою очередь, могут быть предшественниками белков). Также были обнаружены гораздо более крупные "макромолекулы". Но их точная идентификация в настоящее время остается неопределенной из-за ограничений аппаратуры "Кассини".
|
|
|
|
Углерод является одним из "химически активных" элементов (углерод, водород, азот, кислород, фосфор и сера), которые составляют большинство атомов в живых организмах на Земле. Кроме серы, все они были достоверно обнаружены в материале шлейфа.
|
|
|
|
Масс-спектрометрия также может определить типы источников энергии, доступных в океане. Фотосинтез, основной источник энергии для жизни на Земле, вряд ли будет жизнеспособен на Энцеладе, поскольку его океан погребен под километрами льда. Для фотосинтеза требуется свет, а океан почти наверняка темный.
|
|
|
|
К счастью, есть и другие способы, с помощью которых жизнь может извлекать энергию из окружающей среды. В конце 1970—х годов на океанских глубинах Земли, вокруг гидротермальных источников - трещин на дне океана, из которых выходит горячая вода, богатая минералами, были обнаружены обширные экосистемы.
|
|
|
|
Микробы, живущие вокруг гидротермальных источников, являются формами "хемосинтетической" жизни. Они используют различные вещества, содержащиеся в гидротермальных водах, для проведения химических реакций, позволяющих получать необходимую им энергию.
|
|
|
|
Похоже, что ингредиенты для некоторых путей хемосинтеза, такие как углекислый газ и водород, доступны в океане Энцелада в достаточных количествах, чтобы теоретически сделать его жизнеспособным источником энергии.
|
|
|
|
На самом деле, количество водорода в материале шлейфа настолько велико, что для его объяснения потребовался бы современный источник в океане Энцелада, скорее всего, гидротермальные источники.
|
|
Недавнее исследование
|
|
|
|
Конечно, нам нужно быть осторожными при использовании материала шлейфа, чтобы сделать вывод о том, что находится внутри океана. Процессы, происходящие во время формирования шлейфа (когда он проходит сквозь лед в космос), могут либо разбавлять, либо концентрировать определенные вещества. Жесткая радиация также может привести к вступлению в реакцию химических веществ, содержащихся в шлейфах, в результате чего материал не будет соответствовать океану, из которого он появился.
|
|
|
|
Последнее исследование, проведенное с помощью анализа только что выброшенного шлейфа, устраняет эту проблему. Благодаря более высокой скорости, образцы, полученные во время этого пролета, должны были быть фрагментированы таким образом, чтобы в данных можно было увидеть больше типов молекул.
|
|
|
|
И собранные образцы действительно содержали новые вещества, а также некоторые из уже известных, подтверждая, что они произошли изнутри Энцелада, а не в результате радиационного воздействия. Некоторые из недавно обнаруженных веществ также указывают на гидротермальное происхождение.
|
|
|
|
Зная о потенциальной обитаемости Энцелада, Европейское космическое агентство планирует запустить в 2040-х годах миссию, которая совершит облет Энцелада и, возможно, даже выйдет на орбиту и приземлится на его поверхности.
|
|
|
|
С помощью усовершенствованного набора приборов миссия будет стремиться найти признаки жизни в материале шлейфа. Если жизнь обитает в гидротермальных системах на глубине Энцелада, ее путь к поверхности океана и далее в космос может быть долгим и трудным.
|
|
|
|
Однако недавняя работа Фабиана Кленнера (Fabian Klenner) из Вашингтонского университета и его коллег показала, что даже одну бактериальную клетку в зерне льда можно обнаружить с помощью масс-спектрометрии. Таким образом, остается надежда, что если на Энцеладе есть жизнь, то ее свидетельства могут витать в космосе, ожидая, когда мы прилетим и увидим их.
|
|
|
|
Источник
|
