Nature Astronomy: гейзеры Энцелада богаты органикой для синтеза жизни

МОСКВА, 22 дек — РИА Новости, Татьяна Пичугина. В подледном океане Энцелада, спутника Сатурна, обнаружили много органических соединений, участвующих в синтезе белков и ДНК. Это очень похоже на "первичный бульон", существовавший на Земле миллиарды лет назад. Возможно, в далеком ледяном мире на краю Солнечной системы есть жизнь.

У Сатурна 146 спутников, больше всех в Солнечной системе. Самым интересным долго считали крупнейший — Титан. К нему и отправили спускаемый аппарат "Гюйгенс" в рамках миссии "Кассини" в 2005-м. За плотной атмосферой зонд увидел безжизненный холодный мир, окутанный смогом, с морями и озерами из метана. Некоторые данные говорят о том, что под поверхностью есть океан. Но прямых наблюдений нет.

О шестом по размеру спутнике Энцеладе мало что было известно. Как и другие луны Сатурна, он хорошо отражает солнечный свет, значит, покрыт льдом. Диаметром — около пятисот километров. Считалось, что недра давно остыли — нет ни вулканов, ни движения тектонических плит. Смущали, правда, оценки возраста поверхности — менее миллиона лет, слишком молодая.

При сближении со спутником аппарат "Кассини" зафиксировал в районе южного полюса мощные гейзеры, бьющие на десятки километров в высоту. Это произвело сенсацию. В выбросах обнаружили водяной пар, зерна льда и углеводороды. Из чего сделали вывод: внизу — жидкий океан. И недра не остыли.

Как выяснилось, Энцелад — крупнейший источник воды в системе Сатурна. Гейзеры сформировали его внешнее кольцо E. Пояс из кристаллов льда вокруг планеты исследовала в субмиллиметровом диапазоне космическая обсерватория "Гершель".

Недавние наблюдения на ближне-инфракрасном спектрометре телескопа имени Джеймса Уэбба помогли картировать плюм газообразной воды с Энцелада. Скорость выброса — 300 килограммов вещества в секунду.

Поскольку спутник очень быстро вращается вокруг планеты (один оборот за 1,37 земного дня), на орбите остается шлейф водяного пара, замыкающийся в кольцо. По оценкам, в нем — до 32 процентов выбросов H₂O. Остальное, считают исследователи, распределяется по всей системе Сатурна.

Снаружи Энцелад покрывает ледяная оболочка толщиной 30 километров на экваторе, десять — на южном полюсе. Лед мощнее в северном полушарии. Это говорит о его стекании с полюсов к экватору.

Под ледяным панцирем — глобальный океан глубиной 40 километров, омывающий твердое силикатное ядро. Предполагают, что оно пористое, так объясняют небольшую плотность Энцелада.

Там, где океан контактирует с ядром, — гидротермальная активность, горные породы вступают в реакцию с соленой водой. Так же происходит на Земле, в глубоководных частях Мирового океана, на линии срединно-океанических хребтов.

Чтобы в таком холодном месте образовался океан жидкой воды, нужен постоянный источник тепла. На Энцеладе это гравитационные приливные силы: вращение Сатурна передает часть энергии его спутникам.

Тепло генерирует также либрация — колебание спутника из-за орбитального резонанса. Возможно, свою лепту вносит и само ядро, его сердцевина.

Как перераспределяется тепловая энергия между оболочками Энцелада, неясно. Среди главных факторов — соленость воды. Считается, что она небольшая, от двух до сорока граммов на килограмм воды. Для сравнения: в земном Мировом океане — порядка 33. Согласно моделированию, нагрев определяют топография ледника и соленость.

Прямые пробы "Кассини" и другие методы, в том числе наблюдения во время затмений и покрытий, показали, что гейзеры на южном полюсе Энцелада бьют на высоту от 15 до 40 километров. При высокой скорости потока сложная органика разрушается. Но недавно ученые из США экспериментально продемонстрировали, что аминокислоты сохраняются и при 4,2 километра в секунду.

В пробах гейзеров и спектрах выявили несколько органических соединений и простых, но необходимых для синтеза жизни молекул, таких как азот, углерод, азот.

Международный коллектив ученых проанализировал данные по зернам льда, собранные "Кассини" при пролете через кольцо E. В частицах льда третьего типа, с более высоким содержанием солей натрия и калия, нашли фосфаты — нужные для синтеза биологических макромолекул, таких как ДНК, РНК, белки. Это неожиданно, ранее в инопланетных океанах такого не обнаруживали.

Удивительные открытия на том не закончились. На днях в Nature Astronomy вышла статья, авторы которой попытались определить вещества, содержащиеся в океане.

По данным пролета "Кассини" на низкой высоте в 2011-2012-м и недавно опубликованным наблюдениям инструмента INMS — ионного и нейтрального масс-спектрометра — составили библиотеку спектров органических соединений. Добавили туда результаты лабораторных экспериментов по симуляции ледяных миров с океанами. И просканировали десятки миллиардов возможных моделей состава гейзеров.

Получилось, что состав из 10-15 соединений оптимален. Помимо ранее известных H₂O, CO₂, CH₄ и NH₃, достоверно там есть HCN, C₂H₂, C₃H₆, CO, с большой вероятностью — C₂H₆ (этан). Возможны спирты и молекулярный кислород, аргон-40. Не удалось идентифицировать 43 фрагмента.

Это говорит о богатом химическом разнообразии океана на Энцеладе, о том, что там сформировались условия для синтеза сложной органики, в том числе строительных блоков живой материи. Для химической эволюции, приводящей к возникновению жизни, крайне важен состав океанского дна, информации о котором пока нет. Но и уже установленных фактов достаточно, чтобы Энцелад стал приоритетной целью для астробиологов.

Из-за большой удаленности миссия на Энцелад требует длительной подготовки. Проекты NASA Enceladus Life Finder (ELF) и Enceladus Life Signatures and Habitability (ELSAH) в данный момент находятся на стадии концептов.