Энцелад — спутник Сатурна, открытый еще в XVIII веке. Несмотря на это, объект оставался слабо изучен до 1980-х годов, когда зонды «Вояджер-1» и «Вояджер-2» сблизились с ним на расстояние, достаточное для оценки размеров (порядка 500 километров в диаметре) и альбедо поверхности. В 2005 году изучение спутника продолжил зонд «Кассини». Помимо специфики ландшафта, новые данные позволили выявить на Энцеладе необычную геологическую активность: над его южным полюсом поднимались шлейфы воды высотой 250 километров.
Анализ показал, что источником выбросов служит резервуар с жидкой водой под трещинами («тигровыми полосами») на ледяной поверхности. Благодаря изучению «покачиваний» спутника во время орбитального движения также удалось обнаружить, что этот океан, вероятно, охватывает всю поверхность Энцелада, но скрыт слоем льда толщиной 20 километров. На южном полюсе толщина слоя уменьшается до двух километров.
Поскольку жидкие океаны важны с геологической и эволюционной точек зрения, команда миссии совершила несколько сближений «Кассини» с шлейфами. На основании измерений ученые пришли к выводу, что океан Энцелада представляет собой щелочную среду, подобную растворам аммиака. Максимальное сближение, на расстояние до 49 километров от поверхности, зонд осуществил 28 октября 2015 года. В новой работе сотрудник Океанографического института Вудс-Хол Джеффри Сивальд (Jeffrey S. Seewald) описывает итоги этой миссии.
Изучение состава выбросов аппарат проводил посредством масс-спектрометров — приборов, которые рассчитаны на оценку массы наблюдаемых частиц. Двигаясь почти перпендикулярно трещинам, «Кассини» собирал и анализировал частицы в районе шлейфов, выбросы которых происходили на скорости 8,5 километров в секунду. Внимание команды было сосредоточено на концентрации в окружающей среде водорода, углекислого газа и воды.
Согласно приборам зонда, с приближением к «тигровым полосам» уровень водорода резко возрос. Относительное содержание элемента в образцах составило 1/100 от объема воды. По одной из гипотез, водород мог образоваться в результате радиолиза воды под воздействием солнечного и космического излучения. Однако в этом случае пробы должны были содержать молекулярный водород. Предположение о том, что водород присутствовал во льдах спутника, также оказалось несостоятельным: объем вещества был слишком велик — подобные условия наблюдались в древних океанах Земли.
Более вероятной ученые считают гипотезу о возникновении водорода вследствие гидротермальных реакций, которые происходят на поверхности минералов. Также соотношение уровней водорода, метана и углекислого газа свидетельствует о неравновесных процессах в океане Энцелада. Это может подтверждать гипотезу о том, что на дне резервуара углекислый газ восстанавливается до метана за счет минералов. По мнению автора, в будущем гидротермальные процессы в океане могут служить источником жизни, несмотря на большое расстояние до Солнца. Это, в свою очередь, расширяет число потенциально обитаемых космических объектов в Солнечной системе и за ее пределами.
Результаты работы представлены в журнале Science.
Ранее астрономы обнаружили следы океана из замерзшей воды под поверхностью Плутона. При этом допускается, что океан на карликовой планете по-прежнему может сохранять жидкое состояние.
Наука
Денис Стригун
