Жизнь на энцеладе: Есть ли жизнь на Энцеладе |

Содержание

Ученые рассказали, возможна ли жизнь на Энцеладе и почему важно исследовать спутник

Эксперты выяснили, что у Энцелада имеется вода, органика и источники энергии — три важных фактора для создания жизни.

Краткая характеристика Энцелада

Энцелад — шестой по величине спутник Сатурна, находится около 1400 млн км от Солнца, а его диаметр составляет 500 км. Он содержит все, что, по мнению астробиологов, имеет решающее значение для жизни в том виде, в каком мы ее знаем, а именно: воду, органические соединения и энергию.

Сам по себе Энцелад довольно яркий и ледяной космический объект. Под его рябой, покрытой кратерами ледяной оболочкой, находится океан и многие элементы для создания условий земной жизни. Некоторые ученые даже предполагают, что этот океан может быть домом для «безглазых существ», которые ориентируются только на звук.

Гейзеры распыляют жидкость из океана в космос, которая возможно, становится частью Е-кольца Сатурна. По данным NASA, она содержит некоторые элементы, необходимые для жизни. Однако для ее поддержания нужна еще и энергия, которая у Энцелада также имеется.

(В основном благодаря тяге гравитации Сатурна скалистое ядро Энцелада и обеспечивает океан энергией).

Ярко отражающий спутник Энцелад появляется перед кольцами Сатурна, в то время как более крупный Титан вырисовывается вдалеке.

Фото: Universal History Archive

Каким именно образом Энцелад может стать домом для живых существ?

Энцелад обладает водой, органикой и источниками энергии — тремя составляющими живых организмов. Кроме того, зонд NASA Cassini обнаружил следы соли, песка, формальдегида, ацетилена и молекулярного водорода, предполагающие, что спутниковый океан каким-то образом контактировал с каменистым ядром.

Микробы, которые существуют вокруг гидротермальных источников на дне земного океана, питаются водородом и углекислым газом. А на Энцеладе, в свою очередь, есть углерод, водород, азот и кислород. Но могут ли на его океанском дне существовать гидротермальные источники? Дать точный ответ пока сложно. Но в любом случае, Энцелад обладает химическими веществами, которые могут поддерживать простую микробную жизнь.

Что собой представляет океан Энцелада?

Океан спутника покрывает всю его поверхность, однако вокруг находится еще и ледяная шапка толщиной примерно в 20 км, которая вдвое меньше на полюсах. По данным Cassini, глубина океана составляет около 40 км, что значительно глубже земного.

«Перепады давления и температуры между океанским дном Энцелада и ледяной шапкой — огромны. Нам кажется маловероятным, что организмы могут пересекать весь этот диапазон», — говорит астробиолог доктор Арик Кершенбаум.

В новой статье, опубликованной в этом месяце, утверждается, что соленость океана имеет решающее значение в том, насколько быстро вода со скалистого морского дна поднимается к ледяной шапке. Это говорит о том, что процесс либо занимает сотни лет, либо океан Энцелада намного соленее, чем считалось ранее.

На этой иллюстрации, основанной на данных Cassini, изображена внутренняя часть Энцелада, на которой виден жидкий водный океан между его скалистым ядром и ледяной корой.

Фото: NASA/JPL-CALTECH

Как подземный океан может поддерживать жизнь?

Но как подземный океан может поддерживать жизнь, если он не получает солнечного света? Для жизни не обязательно нужен свет, она больше нуждается в энергии.

«Количество поставляемой энергии достаточно, отчасти от радиоактивного распада элементов в ядре спутника, но также и от приливного трения — огромной силы тяжести от Сатурна, тянущей камни и воду в разные стороны», — добавляет Кершенбаум.

Он считает, что любая жизнь на Энцеладе, может существует в трех местах:

на дне океана,
в верхнем океане, который соприкасается с ледяной шапкой,
плавает через океан.

Иллюстрация паровых шлейфов, извергающихся с поверхности Энцелада

Фото: Tobias Roetsch

Какой может быть жизнь в океане Энцелада?

Экосистема энселадского океана похожа на земную, только в перевернутом виде — во многом похожую на простую жизнь, обитающей на нижней стороне айсбергов.

Как предполагает Кершенбаум, в таком сценарии любые организмы будут существовать там, где океан контактирует со льдом, зарываясь в который они смогут защитить себя от внешней среды.

«В подземных океанах Энцелада, зрительное восприятие может полностью отсутствовать, в результате чего безглазые существа способны развивать богатое общение с другими, используя только звук», — подчеркивает Кершенбаум.

В недавно опубликованной статье говорится о том, что метаболическое разнообразие может поддерживать потенциально разнородное микробное сообщество.

Используя данные Cassini, ученые из Юго-Западного научно-исследовательского института (SwRI) смоделировали химические процессы в недрах океана и обнаружили, что окислители, не считая углекислого газа, могут быть потенциальной пищей для микробов.

«Теперь, когда мы определили потенциальные источники пищи для микробов, у нас напрашивается следующий вопрос:»Какова природа сложных органических веществ, которые выходят из океана? Эта новая статья — еще один шаг в понимании того, как маленький спутник может поддерживать жизнь способами, которые полностью превосходят наши ожидания» — отмечает директор программы SwRI и соавтор новой статьи доктор Хантер Уэйт.

Запланированы ли какие-либо миссии по исследованию Энцелада?

Нет, но в последние годы было несколько предложений, в том числе Enceladus Life Finder (ELF) и Enceladus Life Signatures and Habitability (ELSAH).

«Лично для меня, размышления о том, могут ли существовать разные формы жизни на небольшом космической объекте — воодушевляющие. Будущий космический корабль мог бы пролететь через шлейф Энцелада и проверить гипотезу о содержании окисленных соединений в океане», — заключил доктор Кристофер Глейн, старший научный сотрудник SwRI.

Жизнь на Энцеладе: волнение нарастает

Холодная луна Сатурна Энцелад — удивительный мир. Многие ученые уверены, что Энцелад может быть лучшим местом в нашей Солнечной системе для поиска жизни. Космический аппарат NASA «Кассини», в настоящее время вращающийся на орбите Сатурна, сделал интересное наблюдение ледяных струй, выбрасываемых предположительным подземным жидким океаном этого любопытного мира. А где есть океан, там может быть — пока только может быть — и жизнь.

Жизнь на Энцелладе важнее, чем споры о ней.

Содержание

1 Миссия Кассини
2 Есть ли жизнь на Энцеладе
3 Гейзеры на Энцеладе
4 Поиски жизни на Энцеладе

Миссия Кассини

Путешествие «Кассини» подойдет к концу в 2017 году, и ученые серьезно намереваются отправить отдельную миссию на Энцелад, в рамках которой можно будет поискать следы жизни. Некоторые уже всерьез начали думать о том, как именно должна протекать подобная миссия — включая планетолога Кэролин Порко, руководителя команды визуализации «Кассини». В начале этого месяца она собрала группу ученых — океанографов, органических химиков и астробиологов — в Калифорнийском университете в Беркли, чтобы выработать стратегию поиска внеземной жизни на Энцеладе. Этот вопрос, по словам Порко, «будет чертовски сложно решить» (и это мягкий перевод ее слов).

Все самые свежие новости из мира высоких технологий вы также можете найти в Google News.

Хотя Энцелад небольшой и окружен толстым слоем льда, он вполне может быть обитаемым: у него есть источник энергии в виде трения, создаваемого за счет притяжения Сатурном, органические соединения, которые так любит жизнь, и океан жидкой воды под толщей льда. Но только то, что Энцелад приветлив к жизни, не означает, что она там есть; потребуется проделать много работы, чтобы точно это подтвердить. На встрече в Беркли ученые обсудили данные об Энцеладе, собранные «Кассини» — анализы его гейзеров, измерения ледяной оболочки, мысли о том, каким может быть океан, и другое. И несмотря на все эти свежие данные и модели, которые имеются в распоряжении ученых, они даже близко не нашли организмов на Энцеладе. Поэтому нужна космическая миссия.

Есть ли жизнь на Энцеладе

Обнаружить жизнь на Энцеладе — значит точно подтвердить, что мы не одиноки в космосе. Кроме того, открытие организмов или отсутствие таковых могло бы ответить на более глубокую тайну: как жизнь появилась на Земле. На встрече ученые представили две основные соперничающие теории о том, как появилась жизнь (в океане или на суше), и обсудили, как исследование Энцелада могло бы помочь выбрать победителя. «Миссия позволила бы проверить одну из идей на тему происхождения жизни», говорит Порко. Конкретно, идею того, что земная жизнь вышла из воды. Например, если в океане Энцелада присутствуют и процветают организмы, это сказало бы в пользу того, что жизнь на Земле родилась у гидротермальных источников (горячих, богатых питательными веществами, глубоководных источников на дне океана), а не в лужах на суше.

Энцелад также мог бы рассказать нам много другого о генезисе в нашей Солнечной системе. «Вы не просто ищете жизнь, вы ищете понимание самой природы жизни и ее сравнения с земной жизнью», говорит Крис Маккей, планетолог Исследовательского центра Эймса в NASA. Например, если мы обнаружим, что создания на Энцеладе не похожи на земных — если их биохимия совершенно другая — это будет означать, что две этих формы жизни развивались отдельно и независимо, а значит где-то в космосе могут быть и другие инопланетяне. «Если жизнь как минимум дважды появилась в нашей Солнечной системе, можно с уверенностью сказать, что ее полно во Вселенной», — говорит Маккей.

Там много гейзеров.

Если же мы обнаружим, что существа на Энцеладе до боли похожи на земных, это может говорить в пользу того, что жизнь появилась в другом месте и была занесена на оба мира. Если же Энцелад бесплоден, теория о том, что жизнь появилась на суше, а не в океане, получит больше баллов. Что бы мы ни нашли, все будет полезно и увлекательно.

Гейзеры на Энцеладе

На Энцеладе более 90 гейзеров, которые извергают шлейфы соленого водяного пара, органических соединений и частиц льда из подземного океана в воздух. Они представляют прекрасную возможность для посещения космическим аппаратом, которому не придется приземляться в поисках жизни (что будет дорого и трудно), а можно будет пролететь прямо через гейзер и захватить образцы. «Гейзер выходит прямо из океана, — объясняет Маккей. — Зачем же нам приземляться? Мы можем заполучить самый свежий материал прямо из источника».

Заходите в наш специальный Telegram-чат. Там всегда есть с кем обсудить новости из мира высоких технологий.

Впрочем, даже если жизнь на Энцеладе есть, она может и не показаться в гейзерных образцах. Если пелагический океан (то есть зона открытого моря, которая находится далеко от морского дна) на Земле аналогичен океану на ледяном спутнике Сатурна, результаты будут неутешительными: пелагическая зона имеет крайне низкую плотность жизни даже на нашей планете. «Если океан Энцелада будет таковым, поймать организм за хвост будет тяжело», говорит Порко. Ученым придется пропустить огромное количество воды, чтобы уловить хоть что-то.

К счастью, несколько месяцев назад один микробиолог рассказал Порко об исследовании десятилетней давности, которое вселило в нее оптимизм. На встрече в Беркли она описала это исследование процессом «пузырькового выскребания», который происходит в океанах Земли и может протекать на Энцеладе. Оказалось, что когда пузырьки поднимаются через воду, они выскребают колонны воды, поэтому организмы и органические материалы скапливаются на поверхности. И когда пузырьки лопаются (как в струях на Энцеладе), они выбрасывают микробов как спрей. Так что если на Энцеладе существует жизнь, шлейфы гейзеров могут содержать более высокие концентрации организмов, чем другие частиц океана — благодаря пузырькам.

«Даже если океан Энцелада будет так же беден микробами, как пелагический океан на Земле, а это в худшем случае, у нас все еще будут шансы найти организмы в шлейфах», говорит Порко. Правда, этот сценарий тут же преподносит новую проблему: космический аппарат должен будет найти способ захвата образцов, не разбив деликатные организмы на кусочки, поскольку будет проходить через струи на высокой скорости.

Поиски жизни на Энцеладе

Поиски жизни возможны.

Как только космический аппарат возьмет образец с Энцелада, каким будет их проверка на жизнь? Этот процесс куда сложнее, чем определение чего-то живого — в конце концов, ученые годами пытались вывести определение жизни. В охоте на внеземную жизнь ученым придется быть креативными. «Если вы отправитесь на Марс и найдете на земле мертвого кролика, он будет мертвым, неживым, но он будет жизнью, — говорит Маккей. — Мы не ищем что-то живое, мы ищем молекулы, которые использует жизнь. Другими словами, мы ищем тело мертвого кролика».

Молекулы, которые Маккей и другие ученые считают самыми важными, — это аминокислоты, строительные блоки белка. «Они встречаются на кометах и метеоритах, поэтому если на Энцеладе будет первичный бульон, в нем должны быть и аминокислоты, — говорит Маккей. — Они настолько полезны и хороши в воде, что жизнь наверняка возьмет их на вооружение».

Но что, если организмы Энцелада не состоят из аминокислот? Маккей в шутку ответил Порко: «Значит мы пропали, а природа извращенка. Придется сдаться и стать поэтами». Он имел в виду, что в научном сообществе практически все считают, что аминокислоты будут полезны в охоте на жизнь — и если эта точка зрения окажется неверной, что ж, значит большинство ученых дураки.

Подписывайтесь на наш канал в Яндекс Дзен. Там можно найти много всего интересного, чего нет даже на нашем сайте.

Еще одна важная сигнатура, которую надеются обнаружить ученые, это липиды, которые клетки используют для строительства внешних стенок. «История та же, что и с аминокислотами, — объясняет Альфонсо Давила, ученый SETI Institute. — Они были во время зарождения жизни, так считают, и клетки должны их использовать». Конечно, ученым придется не просто определить аминокислоты и белки на Энцеладе — эти молекулы существуют много где, с жизнью или без. Но астробиологи могут определять различные структуры и распределения аминокислот и липидов, которые уникальны для жизни. «Молекулы и структуры, которые создает жизнь, отличаются от случайной мешанины, которую создает химия», отмечает Маккей.

В списке возможных предметов для поиска также находятся крупные органические соединения и фотографии реальных организмов, сделанные космическим аппаратом. К примеру, это могут быть фотографии кушающего или пьющего животного. Такая находка могла бы стать самым прямым доказательством чего-то «живого», но надеяться на это точно не стоит, говорит Давила. «Это весьма рискованный и оправданный эксперимент. Вероятность плохого результата крайне высока. Может быть сложно отличить клетку от точки, которая является просто частицей».

В конечном итоге, как думают ученые, потребуется целый ряд доказательств, чтобы подтвердить наличие жизни. И, конечно же, стоимость и технологии будут накладывать ограничения на проводимые эксперименты. Охота будет невероятно сложной, особенно с учетом того, что организмы на Энцеладе могут выглядеть или функционировать совсем не так, как на Земле. «Мы идем по тонкому лезвию, разделяющему то, что мы знаем на основе земной жизни, и то, что ожидаем найти на другой планете, — говорит Давила. — Это мешает нам выработать хорошую стратегию».

В общем, будет непросто.

Есть ли жизнь на Энцеладе: интерес нарастает

Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ

Замерзший спутник Сатурна Энцелад дразнит своими загадками. Все больше ученых убеждается в том, что это лучшее место в нашей Солнечной системе для поисков жизни. Летающий вокруг Сатурна межпланетный зонд НАСА «Кассини» сделал интригующее открытие, зафиксировав струи льда, выбрасываемые на поверхность подземным жидким океаном, предположительно существующим в этом таинственном мире.

Энни Снид (Annie Sneed)

Замерзший спутник Сатурна Энцелад дразнит своими загадками. Все больше ученых убеждается в том, что это лучшее место в нашей Солнечной системе для поисков жизни. Летающий в настоящее время вокруг Сатурна межпланетный зонд НАСА «Кассини» сделал интригующее открытие, зафиксировав струи льда, выбрасываемые на поверхность подземным жидким океаном, предположительно существующим в этом таинственном мире. Не исключено, что мир этот может оказаться пригодным для внеземной жизни.

«Кассини» должен завершить свой полет в 2017 году, и ученые очень хотят отправить специальный космический корабль на Энцелад, чтобы тот занялся поисками признаков жизни. На самом деле, кое-кто уже всерьез задумался о том, как это можно осуществить. Среди них планетолог Кэролин Порко (Carolyn Porco), возглавляющая команду обработки изображений с «Кассини». В этом месяце она собрала в Калифорнийском университете в Беркли группу исследователей, включая океанографов, химиков-органиков и астробиологов, чтобы наметить стратегию поиска инопланетян на Энцеладе. По словам Порко, это «чертовски трудная задача».

Хотя Энцелад имеет небольшие размеры и покрыт толстой коркой льда, похоже, что этот мир пригоден для жизни. Там есть источник энергии от трения, создаваемого его орбитальным обращением вокруг Сатурна, есть органические соединения, являющиеся структурными элементами жизни, а также океан жидкой воды под ледяным панцирем. Но то, что Энцелад может быть пригоден для жизни, вовсе не означает, что жизнь там существует. Чтобы определенно доказать это, понадобится провести огромный объем работ. На встрече в Беркли ученые проанализировали собранные «Кассини» данные об Энцеладе. Они обсудили его гейзеры, результаты измерения ледяного панциря, обменялись мнениями о химическом составе океана и поговорили на другие темы. Но даже располагая всеми этими новейшими данными и моделями, ученые пока очень далеки от обнаружения организмов на Энцеладе. Поэтому и нужен космический полет.

Если там будет найдена жизнь, это станет колоссальным открытием, доказывающим то, что мы не одиноки в космосе. Далее, если на Энцеладе будут найдены организмы или доказано их отсутствие, мы сможем разгадать более глубокую тайну — как на Земле зародилась жизнь. Участники встречи выдвинули две основные и противоположные теории о происхождении земной жизни (в океане и на суше), а также обсудили вопрос о том, как исследования Энцелада обогатят эти дебаты. «Это станет проверкой одной из идей о происхождении жизни», — говорит Порко. А именно — что земные виды появились из моря. Например, если в океане Энцелала существуют организмы, и если они там зародились, это станет подтверждением теории о том, что жизнь на Земле появилась в гидротермальных жерлах (горячие, богатые питательными веществами, находящиеся на океанском дне глубокие каналы), а не в водоемах на земной поверхности.

Энцелад также может рассказать нам нечто важное о происхождении Солнечной системы. «Мы не просто ищем жизнь, мы ищем понимание природы этой жизни, и насколько она сопоставима с жизнью на Земле», — говорит планетолог из исследовательского центра НАСА им. Эймса Крис Маккей (Chris McKay). Например, если мы обнаружим, что живые существа на Энцеладе совершенно не похожи на земные, если у них совершенно иной биохимический состав, то это будет означать, что две формы жизни возникли отдельно и независимо друг от друга. Следовательно, мы поймем, что инопланетяне могут существовать и в других местах. «Если жизнь в нашей Солнечной системе зародилась как минимум дважды, тогда мы будем знать, что вселенная полна жизни», — говорит Маккей. Либо же, если мы выясним, что организмы Энцелада и Земли устроены одинаково, значит, жизнь могла зародиться где-то в другом месте, а потом была занесена на обе планеты. Но если Энцелад безжизненный, это может стать подтверждением теории о том, что для зарождения жизни нужна среда на суше, а не океан. Независимо от того, какие открытия будут сделаны во время полета к Энцеладу, они расскажут нам много удивительного.

Сквозь гейзер

На Энцеладе более 90 гейзеров, которые выбрасывают из подземного океана в воздух струи соленого водяного пара, органические соединения и частицы льда. Это даст массу прекрасных возможностей для отправленного к Энцеладу космического аппарата, которому не нужно будет совершать посадку для поисков жизни (что очень трудно и дорого). Он сможет просто пролететь через гейзерные струи и взять образцы. «Струя выходит прямо из океана, — объясняет Маккей. — Зачем же тогда садиться? Мы можем получить самый свежий материал, выходящий прямо из источника».

Но даже если на Энцеладе есть жизнь, ее можно и не обнаружить в образцах из гейзеров. Если пелагический океан на Земле (то есть, открытая вода вдали от берега и морского дна) аналогичен океану ледяного спутника Сатурна, то перспективы будут неутешительными. На нашей планете концентрация жизни в пелагической зоне крайне низка. «Если то же самое в океане на Энцеладе, то нам будет очень трудно найти хоть какой-то организм», — говорит Порко. Ученым придется взять огромное количество проб воды, чтобы что-то отыскать.

К счастью, несколько месяцев тому назад один микробиолог рассказал Порко о длящемся десятки лет научном исследовании, которое добавило ей оптимизма и надежд на нахождение жизни в струях гейзеров. На встрече в Беркли этот ученый рассказал об исследовании процесса, называемого «пузырьковая чистка», который происходит в земных океанах и может иметь большое значение для поиска в гейзерах. Оказывается, когда пузырьки в океане поднимаются вверх, они очищают толщу воды, в результате чего организмы и органические вещества скапливаются на поверхности. А когда эти пузырьки лопаются (в брызгах, водяной пыли или в гейзерах, как на Энцеладе), они выбрасывают туда микробов. Поэтому, если на Энцеладе есть жизнь, в гейзерных фонтанах может оказаться гораздо больше организмов, чем в самом океане — и все благодаря пузырькам. «Даже если океан на Энцеладе окажется столь же бедным на микробы, как и пелагический океан на Земле (а это худший вариант), у нас все равно будет шанс увидеть множество организмов в струях гейзеров», — говорит Порко. Тем не менее, в таком сценарии сразу возникает другая проблема. Космический аппарат должен будет собрать образцы, не разрушив хрупкие организмы, когда будет на большой скорости пролетать через выбросы гейзеров.

В поисках признаков жизни

Предположим, космический зонд осуществил забор проб с Энцелада. Как после этого ученые будут проверять их на наличие жизни? Этот процесс намного сложнее, чем простой поиск чего-то живого — ведь ученые уже много лет ведут споры из-за определения жизни. В случае охоты на инопланетян ученые должны действовать изобретательно и творчески. «Предположим, вы отправляетесь на Марс и находите там на поверхности мертвого кролика. Он не живой, но он является убедительным доказательством существования жизни, — говорит Маккей. — Поэтому мы ищет не что-то живое, а молекулы, которые использует жизнь. Иными словами, мы ищем тело мертвого кролика».

Маккей и другие ученые считают, что самые важные молекулы это аминокислоты, являющиеся теми кирпичиками, из которых строятся белки. «Они встречаются на кометах и метеоритах, а поэтому, если на Энцеладе есть „первичный бульон“, в нем должны быть аминокислоты, — отмечает Маккей. — Они невероятно полезны и настолько хороши в воде, что не воспользоваться ими будет большой глупостью со стороны жизни». Но на встрече в Беркли Порко выдвинула одно важное возражение: что если организмы на Энцеладе состоят не из аминокислот? Маккей шутливо ответил: «Тогда у нас проблемы, а природа извращенка. Нам придется все бросить и переквалифицироваться в поэтов». Он имел в виду консенсус, который сложился в научном сообществе по поводу того, что аминокислоты очень полезны при поисках жизни. Если окажется, что такая точка зрения ошибочна, «то мы будем даже тупее, чем нам казалось», сказал Маккей.

Другой важный характерный признак, который хотят найти ученые, это липиды, используемые клетками для строительства внешних стенок. «Это примерно та же самая история, что и с аминокислотами, — объясняет исследователь Альфонсо Давила (Alfonso Davila), работающий в Институте поиска внеземного разума (SETI) и в центре Эймса. — Мы полагаем, что они присутствуют при происхождении жизни, и рассчитываем, что клетки их используют». Ученым придется сделать нечто большее, чем просто найти аминокислоты и белки на Энцеладе — ведь эти молекулы сами по себе существуют во многих средах, есть там жизнь или нет. Но астробиологии могут выделить конкретные структуры, а также концентрации аминокислот и липидов, которые они считают уникальными для жизни. «Мы ищем молекулы и структуры, рождаемые жизнью и четко отличающиеся от той произвольной мешанины, которая является результатом химических реакций», — подчеркивает Маккей.

В списке поиска есть и другие возможности. Например, это крупные органические соединения, а также фотографии реальных организмов, сделанные зондом, взявшим образцы в гейзерном фонтане. Это могут быть снимки плавающего или питающегося организма. Такая находка станет самым непосредственным доказательством наличия «чего-то живого», однако многие исследователи сомневаются в возможности сформировать изображение организма, говорит Давила. «Это один из самых рискованных экспериментов, который может принести богатое вознаграждение. Вероятность отрицательного результата очень высока, — отмечает он. — Очень трудно отличить клетку от точки, которая является просто частицей». Участники встречи много спорили по этому поводу, однако некоторые ученые выражали оптимизм. Они обсудили новые, разрабатываемые ими методы надежного формирования изображений микробов Энцелада (если таковые там присутствуют).

В итоге ученые пришли к выводу, что понадобится некое сочетание доказательств, указывающих на то, что они действительно нашли жизнь. И конечно, расходы и технологии будут сдерживать те эксперименты, которые они способны провести. Это будут невероятно сложные поиски, особенно если учесть то, что организмы на Энцеладе по внешнему виду, строению и характеру жизнедеятельности могут радикально отличаться от земных. Существует тонкая грань между тем, что нам известно о земной жизни, и тем, какой может быть другая жизнь, — говорит Давила. — Это одно из тех обстоятельств, которое мешает нам разработать хорошую стратегию«. Или, повторяя замечание Порко, «это чертовски трудная задача».

Спутник Энцелад — что такое планета Энцелад, фото

Энцелад — шестой по размеру спутник Сатурна, открытый Уильямом Гершелем в 1789 году. В 2005 году изучение Энцелада начал космический зонд «Кассини», получивший подробные данные об орбите и поверхности спутника Сатурна. Также зонд подтвердил наличие огромного океана под поверхностью Энцелада, испещренной трещинами. Исследование показало, что океан находится на глубине 30—40 километров под толщей льда и движется под действием гравитационной тяги Сатурна. Астробиологи допускают, что Энцелад может или мог быть пристанищем жизни в Солнечной системе, но для подтверждения или опровержения этого нужно провести дополнительные исследования уже непосредственно на поверхности спутника. К сожалению, в ближайшее время такая миссия не планируется к проведению.

Самое обсуждаемое по теме Спутник Энцелад

Принято считать, что если в Солнечной системе существует где-то еще жизнь, кроме Земли, то она обязательно на Марсе. Красная планета уже многие годы находится под пристальным вниманием ученых и исследуется несколькими марсоходами, однако однозначного ответа относительно существования жизни на Марсе все еще нет. Но есть ли еще место в Солнечной системе, где теоретически может быть жизнь? По мнению экспертов, такое место имеется, более того, вероятность наличия жизни там еще выше, чем на красной планете. Речь идет о спутнике Сатурна, именуемом Энцелад. Но как такое может быть, ведь Сатурн находится гораздо дальше от Солнца чем Марс, и тем более Земли? Да, спутник Энцелад действительно представляет собой гигантский ледяной шар. Однако у ученых есть сведения, которые говорят о том, что жизнь может существовать внутри него.

Согласно новым исследованиям планетологов из Университета Вашингтона, в подземном океане спутника Сатурна Энцелада содержатся очень высокие концентрации углекислого газа и водорода, а также приближенный к земному уровень pH, что вполне могло бы обеспечить благоприятные для жизни условия. Существование таких высоких концентраций могло бы обеспечить топливо — своего рода химический «бесплатный обед» — для живых организмов.

В том месте Солнечной системы, где находимся мы, изучение далекой Вселенной при помощи мощных наземных и космических обсерваторий обеспечило нас данными и знаниями, о которых мы и не мечтали. Но у нас по-прежнему нет никакой возможности самостоятельно отправиться куда-нибудь дальше Марса, об этом нам рассказали миссии на другие планеты. Несмотря на все ресурсы, которые мы отдали планетарной науке, мы отправили только одну миссию на Уран и Нептун: «Вояджер-2», который просто пролетел мимо планет. Каковы наши перспективы на орбитальные миссии в эти внешние миры?

Впервые в истории, в глубинах спутника Сатурна Энцелад нашли сложные органические молекулы, сообщается в новом исследовании, опубликованном 27 июня в журнале Nature. Очень скоро к спутнику отправится космический аппарат, который сможет подробнее изучить находку и определить шансы на существования жизни у ледяных лун вроде Энцелада. Шестая по размерам луна Сатурна всего 505 километров в диаметре.

Самый большой и глубокий водоем из всех известных нам никогда не видел мореплавателей. У него нет островов и берегов, ветер не вздымает на нем волны, по воде не бегают солнечные блики. Этот темный океан не найдешь ни на одной карте Земли — он более чем в 500 миллионах километрах от нас, на Европе, одной из 69 известных спутников Юпитера. Данные космического аппарата Galileo, который облетел Европу 11 раз с 1995 по 2003 год, показали, что под ледяной поверхностью этой гладкой луны лежит необъятный соленый океан. Глубина его должна быть 100 километров — в восемь раз глубже Тихого океана на максимальной глубине. В нем в два-три раза больше воды, чем во всех морях и океанах Земли.

Совсем недавно мы попрощались с космическим аппаратом «Кассини», который после 13 лет верного служения орбите Сатурна и его спутникам снизошел прямо в пучину атмосферы гигантской планеты. Причиной этого грандиозного финала стало предупреждение возможности того, что «Кассини» врежется в один из спутников Сатурна — в частности, Энцелад.

Исследователи космоса не только Марс рассматривают как возможное пристанище для другой жизни — жидкие океаны, запертые под ледяными льдами, имеются и на некоторых других лунах Солнечной системы. Крис Маккей, например, влюблен в Марс. Этот красный, пыльный, изъеденный ржавчиной мир уже не так привлекателен, каким мог быть когда-то, но все же.

После объявления, сделанного аэрокосмическим агентством NASA на прошлой неделе, ледяной спутник Сатурна Энцелад находится у всех на слуху. Со слов агентства, в подледном океане Энцелада обнаружен молекулярный водород, что может являться индикатором того, что спутник может обладать средой, подходящей для обитания внеземной жизни. Несмотря на свой очень холодный внешний нрав, имеющийся на Энцеладе океан может быть теплым, особенно в глубинной его части, говорят ученые. Речь идет о температурах вплоть до 90 градусов Цельсия. В общем, если вы астробиолог или просто большой энтузиаст изучения космоса, то эти новости должны вас определенно вдохновить. Потому что, ну сами понимаете, инопланетяне!

Ученые из NASA сообщают об обнаружении новых доказательств наличия на ледяном спутнике Сатурна, Энцеладе условий для поддержания жизни. В вырывающихся в космос с поверхности спутника гейзерах исследователи обнаружили молекулы водорода. Присутствие этого химического компонента может означать, что пора «паковать чемоданы» и отправляться на Энцелад за поиском внеземной жизни, так как условия на спутнике вполне могут соответствовать для жизни микробов.

Спустя двадцать лет падений и взлетов, разработок и сокращений, ученые стоят на пороге отправки миссий для изучения океанского мира Европы. Может ли это быть нашим лучшим шансом на поиск жизни где-либо в Солнечной системе? Ведь Европа — совсем крошечный мир на орбите гигантской планеты Юпитер, даже меньше земной Луны. Издалека Европа кажется изрезанной сетью темных полос, будто беспорядочным карандашным рисунком малыша. Вблизи обнаруживаются длинные линейные трещины во льду, простирающиеся в некоторых случаях на тысячи километров. Многие из них заполнены неизвестным загрязнителем, который ученые называют «коричневой грязью». В других местах поверхность неровная и разбитая, как если бы массивные плиты льда дрейфовали, вращались и переворачивались в слякоти.

Энцелад. Есть ли жизнь на Энцеладе

Спутники Сатурна: Энцелад, Титан, Диона, Тефия и другие — отличаются по размеру, форме и строению. Крупные и ледяные луны соседствуют с мелкими и каменистыми. Один из самых интересных объектов в этой системе — Энцелад. Исследования позволяют предположить, что шестой по размеру спутник Сатурна имеет подповерхностный океан. Ученые называют Энцелад реальным кандидатом на обнаружение жизни в простейших ее формах.

Газовый гигант

Сатурн — вторая по размеру планета Солнечной системы. По диаметру он лишь немного уступает лидеру в этом плане, Юпитеру. Однако по массе Сатурн не так велик. Его плотность меньше аналогичного параметра воды, что больше не характерно ни для одной планеты в системе.

Сатурн, как и Юпитер, Уран и Нептун, относится к классу газовых гигантов. В его состав входят водород, гелий, метан, аммиак, вода и в небольшом количестве тяжелые элементы. Сатурн обладает самыми яркими кольцами в Солнечной системе. Они состоят изо льда и пыли. Частички различаются размерами: самые крупные и редко встречающиеся достигают десятков метров, большинство не больше нескольких сантиментов.

«Кассини»

В 1997 году для изучения Сатурна и его лун был запущен аппарат «Кассини-Гюйгенс». Он стал первым искусственным спутником газового гиганта. «Кассини» показал миру неизвестный Сатурн: фото шестиугольного шторма, данные о новых лунах, снимки поверхности Титана существенно дополнили знания ученых об этом газовом гиганте. Аппарат работает до сих пор и продолжает снабжать исследователей информацией. Немало «Кассини» рассказал и об Энцеладе.

Спутники

Газовый гигант обладает по крайней мере 62 лунами. Не все из них получили собственные названия, некоторые в силу небольшого размера и других факторов обозначаются лишь цифрами. Самая крупная луна газового гиганта — Титан, за ним следует Рея. Спутники Сатурна Энцелад, Диона, Япет, Тефия, Мимас и еще несколько также отличаются достаточно большими размерами. Однако внушительная часть лун в диаметре не превышают 100 м.

Конечно, среди такого скопления встречаются и уникальные объекты. Титан, например, занимает второе место по размерам среди всех спутников в Солнечной системе (на первом — Ганимед из «свиты» Юпитера). Однако главной его особенностью является очень плотная атмосфера. В последнее время астрономы все чаще направляют свои телескопы на спутник Сатурна Энцелад, краткое описание которого приведено ниже.

Открытие

Энцелад — одна из самых крупных лун Сатурна. Открыт он был шестым по счету. В 1789 году его обнаружил Уильям Гершель с помощью своего телескопа. Возможно, спутник был бы открыт и раньше (его размеры и высокий показатель альбедо этому очень способствовали), однако увидеть Энцелад мешал отблеск колец и самого Сатурна. Уильям Гершель наблюдал за газовым гигантом в удачное время — это и сделало открытие возможным.

Параметры

Энцелад — шестой по размеру спутник Сатурна. Его диаметр составляет 500 км, что примерно в 25 раз меньше, чем аналогичный параметр Земли. По массе спутник уступает нашей планете почти в 200 тысяч раз. Размер Энцелада не делает его сколько-нибудь выдающимся космическим объектом. Выделяется спутник по другим параметрам.

Энцелад обладает высокой отражательной способностью, его альбедо близко к единице. Во всей системе, вероятно, это самый светлый объект после Солнца. Причина яркости звезды в высокой температуре поверхности, у Энцелада все иначе. Он отражает практически весь свет, который до него доходит, потому что покрыт льдом. Средняя температура поверхности на спутнике -200 ºС.

Орбита спутника располагается достаточно близко к кольцам Сатурна. От газового гиганта его отделяет расстояние в 237 378 км. Один оборот вокруг планеты спутник совершает за 32,9 ч.

Поверхность

Первоначально ученые не интересовались столь активно Энцеладом. Однако аппарат «Кассини», несколько раз довольно близко подходивший к спутнику, передал на Землю крайне любопытные данные.

Поверхность Энцелада небогата кратерами. Все имеющиеся следы от падения метеоритов сосредоточены в небольших областях. Особенностью спутника являются многочисленные разломы, складки и трещины. Самые удивительные образования располагаются в районе южного полюса спутника. Параллельные тектонические разломы были обнаружены аппаратом «Кассини» в 2005 году. Они получили название «тигровые полосы» за сходство с рисунком усатого хищника.

По мнению ученых, эти трещины — молодое образование, свидетельствующее о внутренней геологической активности спутника. «Тигровые полосы» длинной 130 км разделяются промежутками по 40 км. Космический аппарат «Вояджер 2», пролетавший мимо Энцелада в 1981 году, не заметил разломов на южном полюсе. Исследователи предполагают, что трещинам точно меньше тысячи лет, и, вполне возможно, они появились всего десять лет назад.

Температурные аномалии

Орбитальная станция зарегистрировала нестандартное распределение температуры на поверхности Энцелада. Оказалось, что южный полюс космического тела нагревается гораздо сильнее, чем экватор. Солнце не способно привести к такой аномалии: традиционно полюса являются самыми холодными участками. Ученые, занимающиеся исследованием Энцелада, пришли к выводу, что причина нагрева — внутренний источник тепла.

Тут стоит оговориться, что температура поверхности в этом месте большая именно по меркам столь удаленного участка Солнечной системы. Спутники Сатурна: Энцелад, Титан, Япет и другие — не могут похвастаться горячими в обычном понимании областями. Температура в аномальных зонах лишь на 20-30º выше средней, то есть равна примерно -180 ºС.

Астрофизики предполагают, что причиной нагрева южного полюса спутника является океан, располагающийся под его поверхностью.

Гейзеры

Подповерхностный океан на Энцеладе дает о себе знать не только нагревом южного полюса. Жидкость, составляющая его, вырывается в виде гейзеров через «тигровые полосы». Мощные струи были также замечены зондом «Кассини» в 2005 году. Аппарат собрал образцы вещества, составляющего потоки. Его анализ позволил сделать два предположения. Вблизи поверхности частицы, вырвавшиеся из «тигровых полос», содержат большое количество солей. Именно они указывают на существование моря под поверхностью Энцелада (и это первый вывод ученых из данных «Кассини»). С гораздо большей скоростью из трещин вырываются частички с меньшим содержанием солей. Отсюда вывод второй: они формируют кольцо Е, на «территории» которого фактически расположен спутник Сатурна.

Подповерхностный океан

Внушительная доля вырывающихся частиц близка по составу к морской воде. Они вылетают со сравнительно низкими скоростями и не могут стать материалом для кольца Е. Соленые частицы падают на поверхность Энцелада. Состав вырывающегося льда говорит о том, что его источником не может быть замерзшая кора спутника.

Исследователи предполагают, что соленое море расположено на глубине в 50 миль под поверхностью Энцелада. Оно ограничено с одной стороны твердым ядром и ледяной мантией — с другой. Вода в прослойке находится в жидком состоянии, несмотря на низкую температуру. Не замерзает она из-за высокого содержания солей, а также за счет приливной энергии, которую создает гравитационное поле Сатурна и некоторых других объектов.

Количество испаряющейся воды (примерно 200 кг ежесекундно) говорит об огромной площади океана. Струи водяного пара и льда вырываются на поверхность в результате образования трещин, которые приводят к нарушению давления.

Атмосфера

Автоматическая межпланетная станция «Кассини» обнаружила на Энцеладе и атмосферу. Впервые ее зарегистрировал магнитометр аппарата по влиянию на магнитосферу Сатурна. Некоторое время спустя «Кассини» непосредственно зафиксировал ее, наблюдая затмение спутником Гаммы Ориона. Исследования зонда позволили узнать примерный состав атмосферы ледяной луны Сатурна. На 65 % она состоит из водяного пара, на втором месте по концентрации располагается молекулярный водород (примерно 20 %), также обнаружены углекислый газ, угарный газ и молекулярный азот.

Источником пополнения атмосферы предположительно являются гейзеры, вулканизм или выбросы газов.

Есть ли жизнь на Энцеладе

Обнаружение воды в жидком состоянии — своего рода пропуск в список потенциально обитаемых (путь только простейшими организмами) планет. По мнению ученых, если океан под поверхностью Энцелада существует давно, с момента зарождения Солнечной системы, то вероятность обнаружения жизни в нем достаточно высока, при условии что вода практически все это время поддерживается в жидком состоянии. Если же океан периодически замерзает, что вполне возможно из-за внушительного расстояния до светила, то шанс на обитаемость становится крайне небольшим.

Подтвердить или опровергнуть предположения исследователей сейчас способна только информация, поступающая от зонда «Кассини». Его миссия продлена до 2017 года. Неизвестно, как скоро смогут отправиться к Сатурну и его спутникам другие межпланетные станции. Расстояние от Земли до Энцелада велико, и подобные проекты требуют тщательной подготовки и внушительного финансирования.

Зонд «Кассини» продолжает свою работу. Он направлялся, чтобы изучить газовый гигант и спутники Сатурна. Энцелад, однако, не значился в списке основных задач. Обнаруженные особенности включили его в список объектов первостепенной важности. Никто не ожидал найти воду в жидком состоянии в участке Солнечной системы, где располагается Сатурн. Фото гейзеров на Энцеладе и спустя несколько лет после открытия кажутся невероятными. Вполне возможно, сюрпризы спутника на этом не заканчиваются и до завершения миссии «Кассини» астрофизики узнают еще немало интересного об этой ледяной луне.

Водные миры. Об Энцеладе, Европе и серендипности / Хабр

Одна из неотменимых романтических целей космонавтики – поиск внеземной жизни. Человечество становится все прагматичнее, ресурсы и труд инженеров все дороже, а ошибки все болезненнее (хотя и реже) – но мечта найти внеземную жизнь остается вечно свежей, гуманистической и ефремовской. Найти бы хотя бы бактерий.

Сегодня я хотел вновь затронуть эту тему, так как при переходе такой мечты в практическую плоскость возникает ответ на первый вопрос: где мы будем искать внеземную жизнь? Пока он кажется довольно очевидным: там, где нежарко, и где есть жидкая вода.

Действительно, мы активно ищем и находим воду на Марсе и на Луне, но нельзя сказать, что климат там тепличный. Марсианские озера, скорее всего, являются реликтом древней гидросферы, а вода на Луне может быть интересна скорее специалистам отечественной гелиеводобывающей промышленности, чем экзобиологам.

Но в Солнечной Системе есть места, где воды действительно очень много. Речь о больших спутниках Юпитера и Сатурна. В свите Юпитера это: Европа, Ганимед и Каллисто, а у Сатурна наиболее интересен ледяной спутник Энцелад. Не так давно на Хабре появлялись свежие материалы о физико-химических (или даже можно сказать – экологических) условиях на Энцеладе. Поэтому полагаю, что и безотносительно потенциальной обитаемости больших спутников у планет-гигантов стоит поговорить о том, откуда на них вода, почему там настолько тепло, и какова может быть роль больших спутников в будущих беспилотных и, возможно, пилотируемых исследованиях Солнечной системы.

Итак, сформулируем, что нам известно о воде в Солнечной системе.

В жидком виде вода в большом количестве присутствует на Земле, которая находится в зоне обитаемости. В остальных частях Солнечной системы вода присутствует в основном в виде льда, и водяной лед там смешан с другими простыми соединениями, находящимися в твердом состоянии из-за низких температур. В частности, это сухой лед на Марсе, метановый снег на Плутоне, аммиачный лед на Церере. Достаточно парадоксально, что в 2012 году существование водяного льда подтверждено на Меркурии – он находится в глубоких кратерах, куда практически не попадает солнечных лучей. Вот как выглядит северная полярная область Меркурия – желтым отмечены залежи льда:

Кстати, на эту тему подробно высказывался уважаемый Зеленый Кот – именно тогда заскочил на его лекцию про новейшие открытия в планетологии, которая состоялась в Минске в каком-то лофтике в районе Института Культуры. Помню, мероприятие было как глоток воздуха или демо Гикпикника; впрочем, от Хабра я был еще очень далек и читал репортажи Кота преимущественно в ЖЖ.

На Марсе углекислотный (сухой) лед встречается в сочетании с водяным, а вот на Земле найден метановый лед – он вполне бойко откладывается и образует залежи на морском дне и в вечной мерзлоте.

Кроме того, из различных форм льда, в том числе, водяного, состоят кометы, а также бесчисленные тела из пояса Койпера.

Таким образом, лед, и водяной лед в том числе – штука в ближнем космосе тривиальная и обыденная. А жидкая вода — нет, она является ценным ресурсом, так как остается жидкой в пределах очень узкой зоны обитаемости… и на крупных спутниках.

Вода на спутниках

Самые крупные спутники Юпитера, открытые еще Галилеем – это Ганимед, Европа, Каллисто и Ио. Самые крупные спутники Сатурна – это Титан, Рея, Диона, Япет и Энцелад. При этом Титан является вторым по размеру спутником в Солнечной системе (после Ганимеда) и обладает мощной атмосферой, а Энцелад наиболее интересен в контексте этой статьи. Также отметим Тритон, самый крупный спутник Нептуна.

Изображение взято отсюда. По горизонтали указано расстояние спутника от планеты (в миллионах километров).

У всех газовых гигантов в Солнечной системе есть большое количество крупных спутников, и большинство из них богато простыми соединениями водорода, в частности, метаном и водой. Вот как соотносятся размеры некоторых из этих спутников с размерами Земли:

Почему так тепло?

Юпитер и остальные планеты-гиганты находятся далеко за пределами зоны обитаемости, а их спутники почти не получают солнечного тепла. Тем не менее, на этих спутниках, в особенности на Европе и на Энцеладе, покрытых ледяной коркой, по-видимому, есть целые океаны соленой воды. Недра этих спутников разогреваются за счет действия приливных сил. Двигаясь по орбите, спутник «пытается оторваться» от своей планеты, но планета удерживает его. За счет огромной разницы в «весовой категории» спутник на каждом витке при этом немного «сминается» и из-за этого разогревается. Наиболее интересным следствием таких приливных воздействий является даже не наличие воды на вышеупомянутых телах, а уникальный вулканизм, зафиксированный на Ио. Давайте сначала поговорим именно об этом спутнике.

Ио является одной из ближних лун Юпитера, ее поперечник – порядка 3660 километров. Была открыта еще Галилеем в числе первых четырех спутников Юпитера, наряду с Европой, Каллисто и Ганимедом. Ио отличается самым бурным вулканизмом в Солнечной системе. На ней порядка 400 действующих вулканов и примерно 10 областей с активным вулканизмом. В отличие от Луны и Марса, Ио практически не имеет ударных кратеров, поскольку ее поверхность очень молода, и любые возникающие кратеры заливают потоки серы. Температура поверхности Ио в некоторых районах достигает 320 градусов Цельсия, а вулкан Амирани является самым активным в Солнечной системе. Ио обладает тонкой атмосферой, состоящей из сернистых газов, а также, по-видимому, обладает собственным магнитным полем и глубокими слоями магмы, температура которых может достигать до 650 градусов Цельсия.

Вся эта бурная вулканическая и магнитная активность обусловлена не распадом радиоактивных изотопов в литосфере, как на Земле, а прежде всего воздействием приливных сил. Кроме вышеупомянутого воздействия Юпитера, Ио попадает в зону приливного воздействия Европы и Ганимеда в результате так называемого «орбитального резонанса». Итак, вот что происходит со спутником, когда он перегрет приливными силами. Но в случае большей удаленности от материнской планеты, более слабого и при этом более ровного приливного воздействия ситуация меняется. Спутник, сохраняя скальную основу, всего лишь немного подтаивает. Прежде, чем перейти к самому интересному – и объяснить, что изображено на КДПВ – вкратце очертим, откуда на таких небесных телах в больших количествах берется вода. Очевидно, что нанести ее туда кометами не могло; на Марсе, где лед имеет преимущественно кометное происхождение, очень сухо, а в данном случае речь идет об океане глубиной потенциально в десятки километров на сравнительно маленькой луне.

Откуда вода?

Каким же образом на больших спутниках планет-гигантов могла в таком количестве скопиться вода? Оказывается, здесь в дело вступает сложная динамика и термодинамика, разворачивавшаяся на этапе формирования газовых гигантов из протопланетного диска. Фактически, газовые гиганты собирали вокруг себя миниатюрные «солнечные системы». Сама планета-гигант состоит преимущественно из водорода, которого, однако, слишком мало для запуска термоядерного синтеза и превращения такой планеты в звезду. Но вокруг планеты-гиганта происходила бурная аккреция: гигант оказывался окружен целым роем мелких и мельчайших частиц. Пыль быстро смешивалась с водородными облаками планеты, а более крупные твердые тела (в статье, ссылка на которую поставлена в начале этого раздела, они называются «pebble», «галька») становились не только точками притяжения сравнительно тяжелых минералов из протопланетного диска (силикатов), но и телами, на которых конденсировались водородсодержащие соединения (вода, аммиак, метан), более тяжелые, чем сам водород. Скорее всего, планеты-гиганты успели подхватить в свою свиту и полноценные планетезимали, давшие начало крупнейшим из спутников.

При этом совсем недалеко от Юпитера, на расстоянии около 2,7 астрономических единиц от Солнца, пролегает так называемая «линия замерзания» или «снеговая линия». Дальше этой линии водородсодержащие соединения остаются в стабильно твердом или жидком виде, но не улетучиваются. Именно поэтому за снеговой линией имелось такое множество планетезималей, и у планет-гигантов сформировались огромные системы спутников, а у Сатурна и Урана сформировались кольца. Все эти объекты, считая темную сторону Ио, постоянно или эпизодически покрыты «снегом» — так, в 2018 году при помощи телескопа ALMA удалось определить, что на теневой стороне Ио температура может опускаться до -168 градусов Цельсия, а в среднем составляет около -150 градусов.

Тем не менее, если абстрагироваться от столь экстремального примера, как с Ио, становится понятно: при наличии каменного (силикатного) ядра и в условиях постоянного воздействия приливных сил крупный спутник может покрыться толстой ледяной коркой, под которой будет целый океан жидкой соленой воды, либо массив аморфного льда. Впрочем, давайте поговорим об этом по порядку.

Гейзеры и плюмы

Все началось в 2004 году, когда в район Сатурна прибыла миссия «Кассини-Гюйгенс». Зонд «Кассини» должен был работать на орбите Сатурна, изучая его кольца и спутники, а «Гюйгенс» — приземлиться на Титан, крупнейший спутник Сатурна, кстати, обладающий собственной атмосферой. Основной интерес специалистов, обрабатывавших данные «Кассини», был связан с изучением колец Сатурна, магнитного поля планеты и (при помощи «Гюйгенса») – изучением Титана. Но в июле 2005 года и ноябре 2006 года «Кассини», пролетая мимо южного полюса Энцелада, получил вот такие тепловые карты:

Оказалось, что из трещин во льду вырываются настоящие гейзеры, струи кристаллического льда, и эти струи гораздо теплее окружающей поверхности, их температура достигает -93 градусов Цельсия. Именно поэтому возникла гипотеза, что под ледяной коркой Энцелада может быть жидкая вода. В 2009 году на сайте Общества Макса Планка даже была выложена красочная статья об исследовании гейзеров Энцелада. Раздел о составе и физико-химических свойствах этих фонтанов очень хорош, и я приведу его здесь целиком. Авторы статьи предполагают, что на южном полюсе Энцелада расположено глубокое соленое озеро, и именно его заметил «Кассини».

«Исследователи гадают, продолжается ли до сих пор такая конвекция, и достаточно ли одного лишь приливного разогрева, чтобы объяснить подледные течения. В любом случае, как показывают наблюдения, в глубине спутника достаточно тепло, чтобы вода в озере не замерзала и подпитывала активность гейзеров. Новейшие измерения, выполненные аппаратом CDA (анализатор космической пыли, в составе миссии «Кассини-Гюйгенс») свидетельствуют, что на Энцеладе действительно должно быть подледное озеро. Много лет назад планетологи уже предполагали, что, если бы под ледяной коркой Энцелада действительно существовал резервуар воды, достигающий теплого ядра спутника, то из слагающих ядро минералов должны были бы извлекаться хлорид натрия и другие соли. Натрий уже обнаружен масс-спектрометром CDA. Франк Постберг из Института ядерной физики им. Макса Планка проанализировал данные по 1000 частиц, собранных из кольца E (второе с краю кольцо Сатурна). Все эти частицы имеют диаметр от 1 до 1/10 микрометра, примерно, как в сигаретном дыму. «Все они состоят в основном из водяного льда», — отмечает Постберг, — «но около 6% частиц имеют иной состав; они содержат до 6% солей, в основном, хлорида натрия. Хлорид натрия, он же поваренная соль, также растворен в высокой концентрации в океанах Земли». Спектральный анализ также показывает наличие карбоната кальция, бикарбоната кальция и незначительные концентрации солей калия. Ученый-планетолог из Гейдельберга, ранее изучавший физику и химию, предполагает, что эти соединения берутся из соленого озера, поскольку вода может поднимать соль вверх, только будучи в жидком состоянии. Вырываясь над ледяной коркой в виде аэрозоля, капли воды замерзают и выбрасываются еще выше потоками пара. Большинство из них после извержения, вероятно, вновь выпадают на поверхность, но некоторые достигают орбиты и подмешиваются в кольца Сатурна. Химические условия, сложившиеся в озере, скрытом под ледяным покровом Энцелада, сохраняются и в капельках. В абсолютном большинстве исследованных частиц из кольца E (около 90%) соли очень мало, примерно, как в дистиллированной воде. Постберг считает, что эти капли берутся из облака водяного пара над озером. Они возникают, когда выносящий их поток конденсируется в частицы чистого водяного льда.

Вопрос о том, существует ли на Энцеладе лишь южное полярное озеро, либо целый океан, до сих пор окончательно не решен, но измерения либрации (качания) этого спутника, выполненные в 2018 году, скорее свидетельствуют в пользу океана. В настоящее время предполагается, что структура Энцелада выглядит вот так:

В данном случае важно, что обнаружение гейзеров и плюмов на Энцеладе подстегнуло исследование Европы, которая в определенном отношении сочетает черты Энцелада и Ио, но значительно интереснее Энцелада с научной точки зрения, так как 1) сам этот спутник значительно ближе к Земле 2) Европа значительно превышает Энцелад по объему. Как и на Ио, на Европе практически отсутствуют ударные кратеры, что свидетельствует о молодости ее рельефа. Но, если на Ио наблюдается знакомый нам магматический вулканизм, то на Европе фиксируется криовулканизм, а также плюмы, как на Энцеладе; они значительно слабее и были обнаружены только в 2012 году космическим телескопом «Хаббл». В новейших исследованиях предполагается, что слабая выраженность этих плюмов может свидетельствовать, что на Европе нет цельного подледного океана, а есть только резервуары соленой воды, расположенные сравнительно неглубоко под ледяной поверхностью. В настоящее время NASA готовит миссию «Europa Clipper», зонд, который должен отправиться к Европе до конца 2022 года. Его основной задачей будет исследование воды на этом спутнике и поиски признаков жизни.

Ревнивая Юнона

В римской мифологии Юнона была супругой Юпитера и стойко сносила его многочисленные измены, оставаясь при этом мстительной и жестокой к тем соперницам, в честь которых сейчас названы многочисленные спутники Юпитера. Именно в честь Юноны был назван аппарат NASA, запущенный в августе 2011 года для изучения Юпитера. В первую очередь «Юнона» должна была собрать данные о магнитном поле Юпитера, содержании воды и аммиака в его атмосфере, а также сфотографировать полярные области. В целом эти работы были завершены к 2016 году, и «Юнона» превратилась в искусственный спутник Юпитера, но в 2021 запланирована новая серия исследований с ее помощью – еще 42 облета планеты, в ходе которых аппарат должен исследовать все крупные (Галилеевы) спутники, а также кольца Юпитера. Важнейший аспект новой программы связан с изучением запасов воды на этих спутниках. Так, в 2015 году была высказана гипотеза о существовании подземного океана на Ганимеде; именно тогда в атмосфере этого крупнейшего спутника наблюдались полярные сияния, рисунок которых позволил предположить, что на них воздействует сильный источник подземного магнетизма, и этот магнетизм вполне может провоцироваться соленым раствором.

В сентябре 2022 года «Юнона» пролетит мимо Европы. В этот период NASA попытается заснять плюмы Европы с близкого расстояния, просканировать ледяную корку, чтобы найти в ней наиболее тонкие места, а также поискать признаки жизни. Кроме того, накапливаются данные о своеобразной «тектонике плит» — ледяных участков на поверхности Европы. Также не исключено, что «Юноне» удастся наблюдать европатрясения.

Заключение

Приведенный выше обзор новейших и планируемых миссий, посвященных изучению спутников у планет-гигантов, конечно, не является исчерпывающим. Я полагаю, что отдельной публикации заслуживает рассказ о Титане, и планирую рано или поздно ее подготовить. В заключение этой статьи я хочу отметить, что поиск воды и жизни на спутниках планет-гигантов является ярким примером серендипности: до сих пор не найдя на больших спутниках и следа жизни, мы выяснили совершенно неожиданные детали об этих спутниках: начиная от исследования аморфной формы льда, формирующегося на таких телах, продолжая изучением криовулканов – кстати, объект, очень похожий на криовулкан, был недавно найден в России – а также зафиксировав и попытавшись объяснить экзотические полярные сияния на Ганимеде. В любом случае, запасы чистой воды и настоящего водяного льда очень пригодятся нам в будущем при изучении Солнечной системы, независимо от того, найдется ли там жизнь. В духе времени исследовательница Джули Рэзбан (Dr. Julie Rathbun) из университета Итаки, штат Нью-Йорк, запустила хэштег #PlanetsAreOverrated («Планеты переоценены»), считая, что «спутники гораздо интереснее». Не могу с ней не согласиться.

Метан на Энцеладе: возможный признак жизни?

Вид спутника Сатурна Энцелада с космического корабля «Кассини». Новое исследование группы биологов показывает, что что-то производит много метана в подповерхностном океане Луны. Может быть, это жизнь? Изображение предоставлено NASA/ESA/JPL/SSI/Cassini Imaging Team/Carnegie Science.

Спутник Сатурна Энцелад с его глобальным подземным водным океаном считается одним из лучших мест для поиска жизни. Новое исследование группы биологов предполагает, что жизнь на Энцеладе вполне возможна… и что мы может у уже есть доказательства этого. Что-то производит много метана на Энцеладе, точнее в его подповерхностном океане. А метан может быть признаком жизни. Чарли Вуд обсудил эти любопытные результаты 8 июня 2021 года в Popular Science . Интересно, что, согласно статье Вуда, первоначальный анализ предполагает, что метан вырабатывается так же, как метаногенные микробы в океанах на Земле.

Это еще не доказательство существования жизни на Энцеладе, вернее, в нем, но это, безусловно, интересно.

Рецензируемые результаты были опубликованы 8 июня 2021 года в Nature Astronomy .

Метан на Энцеладе: гидротермальные источники и метаногены

Первоначальное обнаружение метана основано на анализе данных, полученных космическим кораблем Кассини. Зонд совершил несколько близких облетов Луны. В какой-то момент он пролетел прямо сквозь шлейфы водяного пара, вырвавшиеся из трещин на южном полюсе Энцелада. Водяной пар в шлейфах поступает из океана глубоко под ледяной внешней поверхностью.

Также «Кассини» обнаружил частицы льда, соли, водород и органические молекулы в шлейфах, предварительные намеки на океан, который по составу подобен земному океану. Есть также свидетельства существования гидротермальных жерл на морском дне Энцелада, подобных тем, которые поддерживают метаногены в океанах Земли. Как указано в реферате статьи:

Наблюдения с космического корабля НАСА «Кассини» показали, что спутник Сатурна Энцелад имеет внутренний жидкий океан. Анализ шлейфа океанского материала, выброшенного в космос, позволяет предположить, что на морском дне Энцелада присутствуют щелочные гидротермальные источники. На Земле в таких глубоководных жерлах обитают микробные экосистемы, богатые метаногенными археями.

Вид внутренней части Энцелада в разрезе, показывающий подповерхностный океан и струи водяного пара, которые вырываются из трещин в ледяной поверхности на Южном полюсе. Изображение через Popular Science.

Итак, что производит метан на Энцеладе?

Ученые уже знали, что метан существует, но новое исследование показывает, что удивительно большое его количество трудно объяснить. По сути, наиболее вероятный химический процесс, который мог произвести метан на Энцеладе, серпентинизация, не смог бы произвести почти столько же, сколько наблюдается. Так что мог? Как рассказал ведущий автор Антонин Аффхолдер из ENS Paris, Popular Science :

Метаногены могут объяснить количество метана.

Гейзеры спутника Сатурна Энцелада. Эти огромные шлейфы водяного пара вырываются из трещин на Южном полюсе Энцелада. Космический аппарат «Кассини» проанализировал шлейфы, обнаружив водяной пар, частицы льда, соли, метан и множество сложных органических молекул. Ученые считают, что шлейфы происходят из глобального океана под ледяной поверхностью Луны. Изображение через НАСА.

Метаногены — это микробные формы жизни, которые питаются водородом и углекислым газом и производят метан в качестве побочного продукта. На Земле их можно найти в глубоководных гидротермальных жерлах, подобных тем, которые, как считается, существуют на морском дне Энцелада.

Так может ли это действительно быть объяснением наличия метана на Энцеладе?

Биологический или небиологический?

Имея это в виду, исследователи рассмотрели все возможные сценарии образования метана в океане Энцелада. При серпентизации взаимодействие горячей воды и минералов в горных породах может создавать водород. Впоследствии химические реакции могут объединить водород и углекислый газ с образованием метана.

Это звучало правдоподобно, поэтому исследователи рассмотрели эту возможность поближе. Они хотели увидеть, сколько метана реально можно произвести таким образом на Энцеладе. Затем они сравнили эти результаты, используя байесовский анализ, со сценарием, в котором участвовали метаногены. На самом деле исследователи использовали для сравнения реальные организмы на Земле. В целом, как объяснил Аффхолдер, важно было сохранить реалистичность их ожиданий:

Мы не можем просто вообразить то, что хотим вообразить. Мы должны основывать предположения на том, что мы знаем.

Антонин Аффолдер из ENS в Париже возглавил новое исследование тайны метана Энцелада. Изображение через ENS.

«Слишком много» метана

Результаты оказались неожиданными: количество метана, обнаруженное «Кассини», было значительно выше, чем можно было бы легко объяснить одной только серпентизацией. Аффхолдер сказал:

Первая гипотеза полностью дисквалифицирована, оценка ноль.

Как указано в аннотации, метана явно было «слишком много», чтобы его можно было легко объяснить только неорганической химией. Из аннотации:

Здесь мы используем байесовский статистический подход для количественной оценки вероятности того, что метаногенез (биотическое производство метана) может объяснить скорость выхода молекулярного водорода и метана в плюме Энцелада, измеренную приборами Кассини.
Мы находим, что наблюдаемые коэффициенты побега (1) нельзя объяснить исключительно абиотическим изменением скального ядра серпентинизацией; (2) совместимы с гипотезой обитаемых условий для метаногенов; и (3) получить наивысшую вероятность в соответствии с гипотезой метаногенеза, предполагая, что вероятность возникновения жизни достаточно высока.

Слишком много водорода?

Кроме того, Кассини обнаружил большое количество водорода в океане, который можно использовать в качестве источника пищи для микробов. Но, похоже, его осталось больше, чем должно было быть, если бы его употребляли в пищу. Как оказалось, у этой загадки тоже может быть разгадка. Считается, что большая часть молекул водорода находится очень близко к вентиляционным отверстиям, где для метаногенов было бы слишком жарко. Вместо этого организмы могли бы питаться молекулами водорода, которые находятся дальше от вентиляционных отверстий. В этом сценарии мало что повлияет на общее содержание водорода.

Вид в разрезе подземного океана Энцелада. Есть свидетельства существования гидротермальных источников на дне океана, как и на Земле. Мог ли метан быть от метаногенных микробов? Изображение предоставлено NASA/JPL-Caltech/SwRI.

Нужны дополнительные данные

Змееобразование, по крайней мере само по себе, кажется маловероятным решением загадки метана. Все еще возможно, что может быть избыток первичного метана, оставшегося от формирования Энцелада, который пузырится из его ядра. Или другой пока неизвестный процесс в действии. Как указывает Аффхолдер, мы все еще недостаточно знаем об Энцеладе, чтобы знать наверняка:

Мы не знаем происхождения Энцелада. Мы не знаем возраст Энцелада. Мы не знаем точную природу метана. Чтобы узнать больше, нам может понадобиться миссия по исследованию метана.

Короче говоря, для ответа на эти вопросы потребуется больше данных. К сожалению, возвратных миссий пока не запланировано. «Кассини» очень подробно проанализировал шлейфы, но само собой разумеется, что зонд, который мог бы специально искать в них признаки самой жизни, был бы еще лучше. Вот и надейтесь!

Итог: Что-то производит много метана в океане Энцелада. Может это жизнь? Хотя это еще не доказано, новое исследование группы биологов, похоже, подтверждает эту захватывающую возможность.

Источник: байесовский анализ данных плюма Энцелада для оценки метаногенеза ребенком, когда смотрел «Космос» Карла Сагана. В школе он был известен своей страстью к исследованию космоса и астрономии. В 2005 году он начал свой блог The Meridiani Journal, который представлял собой хронику исследования планет. В 2015 году блог был переименован в Planetaria. Хотя он интересуется всеми аспектами освоения космоса, его главной страстью является планетарная наука. В 2011 году он начал писать о космосе на фрилансе, а сейчас пишет для AmericaSpace и Futurism (часть Vocal). Он также писал для Universe Today и SpaceFlight Insider, публиковался в The Mars Quarterly и писал дополнительные статьи для известного iOS-приложения Exoplanet для iPhone и iPad.

Наука — Исследование Солнечной системы НАСА

Шедевр глубокого времени и мучительной гравитации, измученная поверхность спутника Сатурна Энцелада и его увлекательная непрекращающаяся геологическая активность рассказывают историю древней и настоящей борьбы одного крошечного мира.

Обзор: В течение десятилетий ученые не знали, почему Энцелад был самым ярким миром в Солнечной системе и как он связан с кольцом E Сатурна. Кассини обнаружил, что как свежее покрытие на его поверхности, так и ледяной материал в кольце E происходят из жерл, соединенных с глобальным подповерхностным соленым океаном, в котором могут быть гидротермальные жерла.

Ключевые моменты

◆

Спутник Сатурна Энцелад представляет собой маленькое ледяное тело, но Кассини обнаружил, что этот океанический мир является одним из самых интересных с научной точки зрения мест в Солнечной системе.

Ключевые моменты

◆

Кассини обнаружил, что гейзероподобные струи извергают водяной пар и частицы льда из подземного океана под ледяной коркой Энцелада.

Ключевые моменты

◆

Благодаря своему глобальному океану, уникальному химическому составу и внутреннему теплу Энцелад стал многообещающим ориентиром в наших поисках миров, в которых могла бы существовать жизнь.

До того, как «Кассини» прибыл в систему Сатурна, у исследователей планет были только намеки на то, что на Энцеладе может происходить что-то интересное. Снимки, сделанные космическим кораблем «Вояджер» в 1980-х годах, показали, что, хотя эта луна маленькая — всего около 500 километров в поперечнике — ее ледяная поверхность в некоторых местах удивительно гладкая, а вся — ярко-белая. Фактически, это самое отражающее тело в Солнечной системе.

Энцелад: глобальный океан

Иллюстрация внутренней части спутника Сатурна Энцелада, показывающая глобальный океан жидкой воды между его каменным ядром и ледяной корой. Толщина слоев показана здесь не в масштабе. Кредиты: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт

Именно данные магнитометра на борту космического корабля «Кассини» побудили ученых более внимательно изучить Энцелад с помощью целевого облета. Что-то — возможно, атмосфера — сталкивалось с магнитным полем Сатурна около Энцелада. Это означало, что газы могли исходить с поверхности или недр Луны.

Кассини раскрыл драматическую правду: Энцелад — активный спутник, который скрывает под своей корой глобальный океан жидкой соленой воды. Более того, струи ледяных частиц из этого океана, смешанные с отваром воды и простых органических химикатов, непрерывно выбрасываются в космос из этого очаровательного океанского мира. Материал выбрасывается со скоростью около 800 миль в час (400 метров в секунду) и образует шлейф, простирающийся на сотни миль в космос. Часть материала падает обратно на Энцелад, а часть ускользает, образуя обширное кольцо E Сатурна.

Кольцо E в основном состоит из капель льда, но среди них есть своеобразные наночастицы. Кассини обнаружил эти проходящие нанозерна кремнезема, которые могут образоваться только там, где жидкая вода и горная порода взаимодействуют при температуре выше 90 градусов по Цельсию (около 200 градусов по Фаренгейту). Это указывает на гидротермальные источники глубоко под ледяной оболочкой Энцелада, мало чем отличающиеся от гидротермальных источников, которые усеивают дно океана здесь, на Земле.

«Открытие Энцелада изменило направление планетарной науки», — сказала Линда Спилкер, научный сотрудник проекта «Кассини» в Лаборатории реактивного движения НАСА. «Множественные открытия расширили наше понимание Энцелада, в том числе шлейф, выходящий из его южного полюса; углеводороды в шлейфе; глобальный соленый океан и гидротермальные источники на морском дне. Все они указывают на возможность существования обитаемого океанического мира далеко за пределами обитаемой зоны Земли. Ученые-планетологи теперь рассматривают Энцелад как возможную среду обитания для жизни».

Открытия Энцелада изменили направление планетарной науки.
— Линда Спилкер, научный сотрудник проекта Кассини

Эти находки начали формироваться в 2005 году, когда камеры Кассини получили первые в истории подробные изображения южной полярной области Энцелада. На снимках была обнаружена удивительно молодая и сложная местность, почти полностью свободная от ударных кратеров. Область была усеяна ледяными валунами размером с дом и поверхностями, вырезанными тектоническими узорами, уникальными для этого региона Луны. К своему изумлению, ученые обнаружили огромное облако водяного пара над этим районом и относительно теплые разломы в земной коре, которые поставляют облако водяного пара и частиц льда, уходящих в космос. Они стали неофициально называть глубокие трещины «тигровыми полосами». Более поздний анализ изображений предоставил убедительные доказательства того, что струи возникают вблизи самых горячих точек на разломах полос тигра (также известных как «борозды»).

Во время близкого пролета в 2008 году приборы «Кассини» взяли пробы шлейфа и обнаружили удивительную смесь летучих газов, паров воды, двуокиси и угарного газа, а также органических материалов. Плотность органических материалов оказалась примерно в 20 раз выше ожидаемой.

На изображениях спутника Сатурна Энцелада, освещенных солнечным светом, «Кассини» видны фонтанообразные источники мелких брызг материала, которые возвышаются над южной полярной областью.

Со временем ученые определили, что растрескавшаяся местность, протянувшаяся через активный южный полюс Энцелада, находится в постоянном движении, растягиваясь в одних местах и изгибаясь в других, поскольку трещины сжимаются и притягиваются гравитационными силами. Возможно, Энцелад нагревается приливным механизмом, подобным спутнику Юпитера Ио.

Ученые обнаружили свидетельства существования внутреннего океана Энцелада в результате гравитационных измерений, основанных на эффекте Доплера и величине очень небольшого колебания Луны, когда она вращается вокруг Сатурна. Данные согласовывались с существованием большого глобального океана внутри Луны. Измерения показали, что под южной полярной областью находится большое море глубиной около 6 миль (10 километров) под ледяной оболочкой толщиной от 19 до 25 миль (от 30 до 40 километров).

«Кассини» в последний раз пролетел мимо Энцелада в октябре 2015 года, но исследователи еще долгие годы будут изучать данные, которые он отправил домой, планируя день, когда мы вернемся, чтобы углубиться в его секреты.

«По мере того, как мы продолжаем узнавать больше об Энцеладе и сравниваем данные с разных инструментов, мы находим все больше и больше свидетельств обитаемого океанского мира», — сказал Спилкер. «Если жизнь в конечном итоге будет обнаружена в океане Энцелада миссией после «Кассини», то наши открытия Энцелада станут одними из главных открытий для всех планетарных миссий».

Узнайте, что последние новости о газообразном водороде на Энцеладе означают для поиска жизни за пределами Земли.

› Хронология Discovery

› Прочтите выпуск новостей от 13 апреля 2017 г.

› Гидротермальная активность

› Луна с плюмажем

› Наденьте на нее кольцо

› Бесплатные образцы

Для масштаба: Диаметр Энцелада составляет всего 314 миль (505 км), что достаточно мало, чтобы соответствовать длине Соединенного Королевства.

Обнаружено: 1789

Первооткрыватель: Уильям Гершель

Размер: 314 миль (505 км) в поперечнике, достаточно мал, чтобы соответствовать длине Соединенного Королевства.

Расстояние от Солнца: 9,5 астрономических единиц (а.е.) (Земля = 1 а.е.)

Исследовал: Вояджер 1 и 2, Кассини и их роль в создании E-кольца Сатурна — одно из главных открытий миссии «Кассини». Кассини также обнаружил первые признаки гидротермальной активности за пределами Земли, что сделало этот крошечный спутник Сатурна одним из ведущих мест в поисках возможной жизни за пределами Земли.

Команда «Кассини» исследовала Энцелад более десяти лет, раскрывая одну тайну за раз, пока не пришла к поразительному выводу, что крошечная луна скрывает глобальный океан жидкой воды с гидротермальными источниками.

Когда мы будем исследовать Энцелад, чтобы найти инопланетянина…

Маленькая ледяная луна Сатурна Энцелад захватила воображение людей во всем мире, когда космический корабль НАСА «Кассини» увидел, как он извергает в космос потоки воды. Эта вода поступает из глобального жидкого океана, скрытого под растрескавшейся корой Энцелада. Вода жидкая не из-за солнечного тепла, а скорее из-за нагрева, вызванного трением между частями внутренней части Луны, когда она притягивается гравитацией Сатурна.

Когда «Кассини» пролетел сквозь шлейфы Энцелада в период с 2008 по 2015 год, его масс-спектрометр обнаружил различные органические молекулы — строительные блоки жизни — а также молекулярный водород, углекислый газ, метан и фрагменты горных пород, вероятно, происходящие из лунного океана.

Наблюдения «Кассини» показывают, что в океане Энцелада есть потенциально пригодные для жизни гидротермальные жерла, подобные тем, что находятся в самых глубоких и темных частях океанов Земли. Мало того, что различные микроорганизмы, такие как метаногены, процветают вблизи таких земных жерл, лишенных солнечного света, ученые считают, что именно так могла зародиться жизнь на Земле. Обширные симуляции подтверждают, что такие микроорганизмы гипотетически выживают и на океанском дне Энцелада.

Возможность отобрать и изучить потенциальные фрагменты жизни в дразнящих шлейфах Энцелада требует возвращения на луну Сатурна.

Энцелад меняет наш подход к жизни

Энцелад относится к классу ледяных миров во внешней Солнечной системе, которые, вероятно, имеют подземные океаны. Эти миры, в том числе спутник Юпитера Европа и спутник Нептуна Тритон, предполагают, что солнечный свет, поверхность и атмосфера не нужны, чтобы сделать мир пригодным для жизни.

Обнаружение жизни в любом из этих инопланетных океанов наших солнечных систем изменит правила игры, возможно, даже в большей степени, чем обнаружение разумной жизни в более отдаленной звездной системе. Это связано с тем, что если жизнь сформировалась и выжила независимо в нашей Солнечной системе в двух совершенно разных мирах, это подкрепляет идею о том, что Вселенная кишит жизнью. Активные водные шлейфы Энцелада предоставляют беспрецедентную возможность выяснить потенциал нашей Вселенной для жизни и то, как она может существовать вне Земли. И все же это не единственное, что ученые находят интригующим в Энцеладе.

Иллюстрация ледяных лун Иллюстрация ледяных лун в нашей Солнечной системе с вероятными подземными океанами. Слева направо: Ганимед, Титан, Каллисто, Европа, Тритон и Энцелад. Изображение: Ник Оберг

Как образовался Энцелад?

Микробная жизнь — не единственное объяснение органических молекул и высокого уровня метана в шлейфах Энцелада, даже если оно может быть наиболее вероятным.

Если кометы бомбардировали Энцелад во время его формирования, то Луна могла получить метан и/или органические молекулы непосредственно от них. Метан из недр Энцелада может просачиваться в результате дегазации, а органические вещества в его нагретом ядре могут разлагаться с выделением водорода, углекислого газа и метана.

Инфракрасные изображения луны Сатурна Энцелада Эти изображения луны Сатурна Энцелада были созданы с использованием инфракрасных данных, собранных космическим кораблем НАСА «Кассини» во время его 13-летней миссии на Сатурн. Красные области соответствуют более высокой температуре поверхности. На нижнем правом изображении показан южный полюс Энцелада, где подповерхностная вода океана выходит в космос. Эти более теплые регионы могут указывать на горячие точки на дне океана, а также условия, благоприятные для жизни, какой мы ее знаем. Изображение: NASA/JPL-Caltech/Университет Аризоны/LPG/CNRS/Университет Нанта/Институт космических наук

Отправка миссий для выяснения того, как образовался Энцелад, позволит нам узнать, является ли его океан обитаемым, но необитаемым, или он кишит микробной жизнью. Это также дало бы представление об условиях, которые существовали во время формирования и эволюции внешних миров нашей Солнечной системы. Поскольку считается, что вода на Земле и, возможно, даже органический материал были отложены кометами и/или астероидами, прилетевшими из внешней Солнечной системы около 4 миллиардов лет назад, изучение формирования и эволюции внешней Солнечной системы жизненно важно для понимания нашей собственной планеты.

Будущие миссии к Энцеладу

Некоторые из крупнейших планетарных научных миссий, запускаемых в этом десятилетии, — например, космический корабль JUICE ЕКА и Europa Clipper НАСА — посвящены выяснению того, пригодны ли для жизни подземные океаны ледяных спутников Юпитера. НАСА запускает миссию Dragonfly позже в этом десятилетии, чтобы исследовать поверхность Титана в надежде понять возможные исходные ингредиенты для жизни на ранней Земле и в других местах. Однако в настоящее время ни одно космическое агентство не финансирует миссию на Энцелад.

Многие ученые миссии Кассини поддержали идею последующей миссии Энцелада. Они утверждают, что возможность пробовать подземный океан ледяной луны через ее шлейфы без необходимости сверлить или копать делает Энцелад наиболее доступным местом для поиска жизни во внешней солнечной системе. С этой целью ученые предложили несколько миссий-преемников «Кассини», таких как Enceladus Life Finder и Tiger. Они пролетят мимо Энцелада, обращаясь вокруг Сатурна, но с гораздо более мощными масс-спектрометрами, чем у Кассини, чтобы искать более крупные органические молекулы и лучшие биомаркеры жизни в лунных шлейфах.

Пролетая сквозь шлейфы Энцелада На этой иллюстрации из фильма «Кассини Гранд Финал» показан космический корабль «Кассини», летящий сквозь шлейфы Энцелада. Изображение: NASA / JPL-Caltech

Отправка космического корабля на орбиту самого Энцелада была бы еще лучше, потому что он чаще пролетал бы сквозь шлейфы и обнаруживал больше материала. Что еще более важно, орбитальный аппарат Энцелада может летать на более низких высотах и обнаруживать более крупные неповрежденные частицы, не поднятые высоко в шлейфах, что дает нам больше шансов обнаружить молекулярные фрагменты любых микробов.

Космический корабль, приземляющийся рядом с источником шлейфа, может удвоить эти преимущества, а также получать изображения поверхности с близкого расстояния и использовать геофизические инструменты, такие как сейсмометры, для изучения недр Луны. Космический аппарат, измеряющий изотопы углерода и азота — различные субатомные формы одного и того же элемента — в шлейфах, также расскажет нам о составе Энцелада и поможет определить происхождение спутника.

Помня об этих целях, ученые недавно запустили в НАСА гибридную флагманскую миссию под названием «Орбиландер», которая сначала выйдет на орбиту Энцелада, а затем приземлится на нее. Его комплекс инструментов будет специально искать химические вещества, способствующие жизни, какой мы ее знаем, такие как аминокислоты, липиды и даже клетки. Однако, даже если миссия будет выбрана, «Орбиландер» не будет запущен до 2038 года.0007

Другой амбициозной, но очень ранней концепцией миссии является SWIM, которая предусматривает развертывание роя роботов-микропловцов в океане Энцелада для непосредственного изучения его состава и окружающей среды.

Обитаемое дно океана Энцелада На этом рисунке показаны гидротермальные источники на дне океана Энцелада, которые могут обеспечить обитаемую среду для формирования и процветания микробной жизни. Изображение: NASA / JPL / M. Neveu

Даже если НАСА не планирует миссию к Энцеладу в ближайшее время, исследования Земли и телескопические наблюдения формируют наше понимание лун, подобных Энцеладу. Инфракрасный телескоп JWST может удаленно наблюдать за шлейфами Энцелада и потенциально идентифицировать небиологические источники метана, чтобы помочь ограничить обитаемость Луны. Исследования возможно неповрежденных молекулярных фрагментов в шлейфах, принадлежащих любым микробам, используются для изучения архивных данных «Кассини», уточнения разработки будущих инструментов и информирования о том, что конкретно следует искать предстоящим миссиям на ледяную луну, таким как JUICE и Europa Clipper.

За последнее десятилетие НАСА увеличило инвестиции в создание посадочных технологий и передовых инструментов для изучения скрытых под льдом обитаемых миров океана и поиска жизни в них. Мы надеемся, что это вдохновит вас вернуться на Энцелад.

Планетарный фонд

Ваша поддержка помогает нам исследовать миры, находить жизнь и защищать Землю. Дай сегодня!

Пожертвовать

Подробнее: Энцелад, Объясняя науку, Ледяные луны, Жизнь в океанских мирах, Орбиландер, Миссии внешних планет, Поиск жизни, Космические миссии, Космические вопросы, Система Сатурна, Миры

.
Планеты и другие миры

Космические миссии

Ночное небо

Космическая политика

Для детей

Обучение
Артикул
Планетарное радио
Космические снимки
Видео
Курсы
Планетарный отчет

Примите участие
Центр действий
Регистрация по электронной почте
Стать участником
Связаться

Дать
Продлить членство
Поддержите проект
Магазин для поддержки
Путешествия
Другие способы пожертвований

Расширение прав и возможностей граждан мира для развития космической науки и исследований.

Центр учета • Свяжитесь с нами

Отдавайте с уверенностью. Планетарное общество является зарегистрированной некоммерческой организацией 501(c)(3).

Новое исследование повышает вероятность того, что на Энцеладе есть инопланетная жизнь.

Passant Rabie

10 июня 2021 г.

Издалека спутник Сатурна Энцелад ничего особенного. Шестой по величине спутник Сатурна представляет собой ледяной мир, расположенный слишком далеко от Солнца, что делает его маловероятным кандидатом на существование жизни.

Но после прибытия к Сатурну в 2004 году космический корабль НАСА «Кассини» пролетел мимо Энцелада на высоте 725 миль. Этот первый близкий пролет открыл неожиданный мир с подповерхностным океаном и шлейфами водяного льда и пара, извергающимися из южного полярного региона Луны, что сделало его одним из наиболее потенциально обитаемых мест Солнечной системы.

Новое исследование, опубликованное в Nature Astronomy , дополнительно исследует возможную обитаемость Энцелада, сравнивая глубоководные шлейфы Земли, где процветает микробная жизнь, с теми, что обнаружены на ледяной луне, и предполагает, что они могут быть домом для земноподобных микроорганизмы.

Возможно.

«Тигровые полосы» Энцелада показали, что спутник геологически активен, а под его ледяной корой находится подземный океан. НАСА

Что нового — Изучив данные с «Кассини», авторы статьи смогли собрать информацию о шлейфах Энцелада.

Эти шлейфы были впервые идентифицированы в 2006 году, когда вода выбрасывалась из-под ледяной корки Энцелада на сотни миль в космос с высокой скоростью на южном полюсе Луны.

Космический аппарат «Кассини» несколько раз погружался в шлейф Энцелада, проводя масс-спектроскопические измерения его состава. Было обнаружено, что шлейфы содержат относительно высокую концентрацию метана, двуокиси углерода, монооксида углерода и органических материалов с гораздо более высокими скоростями, чем ожидалось.

В ходе этого исследования было установлено, что среда Энцелада созрела для жизни, и что образующийся метан может быть биологическим по происхождению (или создан в результате еще не изученного процесса). На Земле метан в основном производится микроорганизмами, а органические соединения считаются строительными блоками жизни.

Но есть большая разница между тем, чтобы иметь все необходимое для жизни, и тем, чтобы там действительно зародилась жизнь, считает Марк Ровира-Наварро, планетолог из Делфтского технологического университета, не участвовавший в исследовании.

«Кассини ответил на довольно много интересных вопросов об Энцеладе, но он не был оборудован или подготовлен для проведения астробиологических исследований», — сообщает Ровира Inverse . «Поэтому нам очень повезло, что мы смогли пролететь сквозь эти шлейфы, чтобы получить из них некоторые данные, но у них не было инструментов, которые вы бы поместили в космический корабль, чтобы попытаться обнаружить сложную и органическую химию».

Но исследование прямо не указывает на то, что на Энцеладе есть жизнь, а просто на то, что он может обеспечить пригодную для жизни среду. Если будущие миссии на Луну не обнаружат признаков жизни, то это будет пример обитаемой среды без реальной обитаемости.

Ученые были потрясены, увидев эти изображения Энцелада, показывающие жидкую воду на ледяной луне, расположенной так далеко от Солнца. НАСА

Вот предыстория — «Кассини» был запущен 15 октября 1997 года и вышел на орбиту Сатурна 30 июня 2004 года. Первоначально предполагалось, что бесстрашный спутник будет выполнять четырехлетнюю миссию, которая впоследствии дважды продлевалась и, наконец, встретилась с конец в 2017 году, когда он намеренно врезался в Сатурн.

После первого близкого облета Энцелада 17 февраля 2005 года космический корабль обнаружил интересную геологическую активность на ледяной луне, что побудило внести изменения в план полета миссии, чтобы увеличить количество облетов Энцелада.

Во время своей 20-летней миссии космический корабль совершил около 300 витков вокруг Сатурна и 23 близких облета Энцелада с несколькими глубокими погружениями в его шлейфы.

В 2014 году ученые объявили, что у них есть убедительные доказательства наличия регионального подповерхностного моря на Энцеладе, а затем пересмотрели свои выводы в 2015 году, чтобы подтвердить, что под ледяной корой Луны действительно находится глобальный океан.

По словам Ровиры, для того, чтобы окружающая среда была обитаемой, в основном она должна состоять из трех компонентов.

Органические молекулы
Газы, такие как углерод, кислород и азот
Вода

«В последние десятилетия мы обнаружили, что некоторые из этих ледяных спутников Солнечной системы имеют подповерхностные океаны, — говорит Ровира. «Это подняло много вопросов о жизни, и есть даже некоторые аргументы в пользу этой среды, а не Марса».

Маловероятно пригодный для жизни мир, Энцелад изменил представление ученых о том, какие космические тела потенциально могут содержать жизнь. НАСА

ЧТО ДАЛЬШЕ — Когда миссия «Кассини» впервые отправилась на Энцелад, ученые не ожидали увидеть активный океанический мир. Ученые надеются на будущую миссию на Энцеладе с инструментами, способными исследовать химические соединения Луны и исследовать ее океан.

Но некоторые стремятся еще выше.

«Совершенной мечтой для таких людей, как я, было бы пробурить трещины на Энцеладе и иметь какую-то подводную лодку, парящую в океане Энцелада и производящую всевозможные классные измерения», — говорит Ровира.

Abstract — Наблюдения с космического корабля НАСА «Кассини» показали, что спутник Сатурна Энцелад имеет внутренний жидкий океан. Анализ шлейфа океанского материала, выброшенного в космос, позволяет предположить, что на морском дне Энцелада присутствуют щелочные гидротермальные источники. На Земле в таких глубоководных жерлах обитают микробные экосистемы, богатые метаногенными археями. Здесь мы используем байесовский статистический подход для количественной оценки вероятности того, что метаногенез (биотическое производство метана) может объяснить скорость выхода молекулярного водорода и метана в плюме Энцелада, измеренную приборами Кассини. Мы находим, что наблюдаемые коэффициенты ускользания (1) нельзя объяснить исключительно абиотическим изменением скального ядра серпентинизацией; (2) совместимы с гипотезой обитаемых условий для метаногенов; и (3) получить наивысшую вероятность в соответствии с гипотезой метаногенеза, предполагая, что вероятность возникновения жизни достаточно высока. Если вероятность появления жизни на Энцеладе низка, измерения Кассини согласуются с обитаемыми, но необитаемыми гидротермальными жерлами и указывают на неизвестные источники метана (например, первичный метан), ожидающие открытия будущими миссиями.

Похожие теги

Астрономия
Космические науки

Метан в шлейфе спутника Сатурна Энцелад может быть признаком внеземной жизни, исследование предполагает

Изображение спутника Сатурна Энцелада, сделанное космическим кораблем НАСА Кассини.
(Изображение предоставлено: NASA/JPL-Caltech)

Метан, исходящий от Энцелада , может быть признаком того, что жизнь кишит подземным морем спутника Сатурна, сообщается в новом исследовании.

В 2005 году космический аппарат NASA Cassini 903:43 Орбитальный аппарат Сатурн обнаружил гейзеры, выбрасывающие частицы водяного льда в космос из разломов «тигровых полос» вблизи южного полюса Энцелада. Считается, что этот материал, который образует шлейф, питающий кольцо Сатурна E (второе внешнее кольцо планеты), происходит из огромного океана жидкой воды, который плещется под ледяной оболочкой Луны.

И в шлейфе больше, чем просто водяной лед. Во время многочисленных близких облетов Энцелада шириной 313 миль (504 км), Cassini также обнаружил много других соединений, например диводород (h3) и различные углеродсодержащие органические соединения, включая метан (Ch5).

Фотографии: Энцелад, холодная и яркая луна Сатурна, на фотографиях

Диводород и метан особенно интригуют астробиологов. Ученые заявили, что h3, вероятно, образуется в результате взаимодействия горных пород и горячей воды на морском дне Энцелада, предполагая, что на спутнике есть глубоководные гидротермальные источники.0344 — такой же тип окружающей среды, который, возможно, был колыбелью жизни здесь, на Земле.

Кроме того, h3 обеспечивает энергией некоторые земные микробы, которые производят метан из углекислого газа в процессе, называемом метаногенезом. Нечто подобное могло происходить и на Энцеладе, особенно учитывая, что Кассини также обнаружил углекислый газ и удивительное количество метана в шлейфе спутника.

«Мы хотели знать: могут ли земные микробы, которые «поедают» диводород и производят метан, объяснить удивительно большое количество метана, обнаруженное «Кассини»?» соавтор исследования Режис Феррьер, доцент кафедры экологии и эволюционной биологии Аризонского университета, 9 лет0343 говорится в заявлении (открывается в новой вкладке).

Со Ферьер и его коллеги построили ряд математических моделей, оценивающих вероятность того, что метан на Энцеладе образовался биологическим путем. Эти симуляции были разнообразны; команда исследовала, может ли наблюдаемое производство h3 поддерживать популяцию микробов Энцелада, например, и как эта популяция повлияет, среди прочего, на скорость, с которой h3 и метан уходят в шлейф.

«Подводя итог, мы можем не только оценить, совместимы ли наблюдения «Кассини» с окружающей средой, пригодной для жизни, но мы также можем сделать количественные прогнозы ожидаемых наблюдений, если метаногенез действительно произойдет на морском дне Энцелада», — сказал Ферьер.

Эта оценка должна обрадовать тех из нас, кто надеется, что что-то плавает в холодном темном море Энцелада. Команда определила, что абиотическая (без помощи жизни) химия гидротермальных источников, которую мы знаем на Земле, не очень хорошо объясняет концентрации метана, наблюдаемые Кассини. Однако добавление вклада метаногенных микробов прекрасно заполняет пробел.

Для ясности: новое исследование , опубликованное в прошлом месяце в журнале Nature Astronomy, не утверждает, что на Энцеладе существует жизнь. Например, вполне возможно, что на ледяной Луне наблюдаются некоторые типы абиотических реакций с образованием метана, которые не распространены на Земле — возможно, это распад первичных органических веществ, оставшихся после рождения Луны, говорят исследователи. В самом деле, эта последняя гипотеза вполне соответствовала бы предположению, что Энцелад образовался из богатого органикой материала, доставленного кометы , как считают некоторые ученые.

«Отчасти это сводится к тому, насколько вероятными мы считаем различные гипотезы, — сказал Ферьер. «Например, если мы считаем вероятность жизни на Энцеладе чрезвычайно низкой, то такие альтернативные абиотические механизмы становятся гораздо более вероятными, даже если они очень чужды по сравнению с тем, что мы знаем здесь, на Земле».

При этом «биологический метаногенез, кажется, совместим с данными», добавил Феррье. «Другими словами, мы не можем отбросить «гипотезу жизни» как маловероятную. Чтобы отвергнуть гипотезу жизни, нам нужно больше данных из будущих миссий ».

Майк Уолл является автором книги « Out There » (Grand Central Publishing, 2018; иллюстрировано Карлом Тейтом) о поиске инопланетная жизнь. Подпишитесь на него в Твиттере @michaeldwall. Подпишитесь на нас в Твиттере @Spacedotcom или Facebook.

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: community@space. com.

Майкл Уолл — старший космический писатель Space.com (открывается в новой вкладке) , присоединился к команде в 2010 году. В основном он освещает экзопланеты, космические полеты и военный космос, но, как известно, увлекается космическим искусством. Его книга о поисках инопланетной жизни «Out There» была опубликована 13 ноября 2018 года. Прежде чем стать научным писателем, Майкл работал герпетологом и биологом дикой природы. У него есть докторская степень. по эволюционной биологии Сиднейского университета, Австралия, степень бакалавра Аризонского университета и диплом о высшем образовании в области научного письма Калифорнийского университета в Санта-Круз. Чтобы узнать, какой у него последний проект, вы можете подписаться на Майкла в Твиттере.

Ученые обнаружили строительный материал для жизни на спутнике Сатурна Энцеладе

Луна Энцелад выпускает гигантские шлейфы своего океана в космос.

Ученые-планетологи подозревают, что это соленое море может быть пригодным для жизни, а это означает, что в нем потенциально есть условия, поддерживающие жизнь. Теперь новое исследование предполагает, что вода этой луны Сатурна содержит большое количество критически важного строительного блока для жизни (во всяком случае, такой, какой мы ее знаем). Это фосфор, важный компонент генетического и клеточного материала. Это второй по распространенности минерал в нашем организме.

«Мы нашли доказательства того, что один из ключевых элементов, необходимых для жизни на Земле, должен присутствовать в большом количестве в океане Энцелада», — сказал Кристофер Гляйн, старший научный сотрудник Юго-Западного исследовательского института. Машируемый.

«Это показывает, что Энцелад более пригоден для жизни, чем считалось ранее», — добавил Глейн, изучающий геологию других миров. Исследование, которое имитировало растворение минералов в лунном море и позволило исследователям оценить количество фосфора на Энцеладе, было недавно опубликовано в журнале 9.0003 Труды Национальной академии наук .

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ:

Странные, неожиданные вещи происходят на Нептуне

Данные для исследования были получены в ходе легендарной миссии НАСА в 2008 году, когда легендарный зонд космического агентства «Кассини» нырнул сквозь струи ледяного водяного пара, газов и органического вещества, которые распылялись с южного полюса Энцелада. Луна размером с Аризону мгновенно стала источником напряженной интриги. «Открытие Энцелада изменило направление планетарной науки», — заявила Линда Спилкер, ученый проекта «Кассини». «Планетарные ученые теперь рассматривают Энцелад как возможную среду обитания для жизни», — добавила она.

«Фосфор играет решающую роль в жизни, какой мы ее знаем».

Тем не менее, кратковременное погружение «Кассини» сквозь шлейфы луны не охватило почти все, что есть в океане. И предыдущие исследования пришли к выводу, что в морях Энцелада не так много фосфора, что не сулит ничего хорошего для обитаемости океанского мира.

В этом последнем исследовании, однако, использовалось обновленное, более подробное компьютерное моделирование того, как скалистая геология морского дна Энцелада взаимодействует с солеными морями, естественный процесс, который растворяет минералы фосфора в воде. Конечно, у ученых нет прямых образцов ядра Энцелада — для этого потребовалась бы беспрецедентная роботизированная миссия для посадки на далекую луну. Но мы знаем, что ядро каменистое (из-за того, как Кассини взаимодействовал с гравитацией Энцелада), и у исследователей есть множество метеоритов на Земле и подсказки от других внеземных пород, которые дают убедительные подсказки о том, из чего состоят скалистые места в нашей Солнечной системе. .

«Мы точно не знаем, из чего состоит каменистое ядро Энцелада, но мы можем сделать хорошие предположения, основываясь на том, что мы находим в других местах Солнечной системы», — Джефф Коллинз, планетолог из Уитонского колледжа в Массачусетсе. который не участвовал в исследовании, сказал Mashable. Более того, отметил Коллинз, китайские ученые только что обнаружили на Луне новый фосфатный минерал.

Вместе Гляйн и его исследовательская группа уверены, что знают, что растворяется в океане Энцелада. И фосфора много. «Фосфор играет решающую роль в жизни, какой мы ее знаем», — подчеркнул он.

Графика, показывающая, как фосфор растворяется в океане Энцелада.
Кредит: SwRI

Лед и водяной пар выбрасываются с южного полюса Энцелада огромными шлейфами.
Предоставлено: НАСА

Хотите получать больше новостей науки и техники прямо на свой почтовый ящик? Подпишитесь на информационный бюллетень Mashable Top Stories сегодня.

Энцелад вращается глубоко в Солнечной системе, примерно в 800 миллионах миль от Земли. Итак, в обозримом будущем планетологи должны изучить данные, собранные зондом «Кассини» (по мере того, как он исследовал Сатурн и его спутники), чтобы сделать вывод, на что на самом деле похож этот инопланетный океан. «Мы хотели бы, чтобы люди продолжали изучать данные с «Кассини», — сказал Гляйн, отметив, что это исследование — еще один шаг в долгосрочном изучении этой очаровательной луны.

Однажды, возможно, в конце 2040-х или 2050-х годах, космическое агентство, такое как НАСА, может отправить зонд для посадки на Энцеладе. Простое посещение южного полюса Луны и прямое взятие проб снега, падающего с ее ледяных шлейфов, дало бы исследователям беспрецедентное понимание того, что происходит в океанах внизу.