Выступая в Гарварде в 2011 году, Каролин Порко, руководитель научной команды визуализации «Кассини», сообщила, что на южном полюсе небольшой ледяной луны Сатурна Энцелад было совершено самое громкое открытие из всех. В полярной области спутника выявили повышенные температуры, а также огромный шлейф ледяных частиц, выстреливающих на десятки тысяч километров в космос.
Анализ ледяного следа, который включает водяной пар и следовые количества органических материалов, таких как метан, углекислый газ и пропан, предполагает, что он подпитывается гейзерами, извергающимися из глобального океана, погребенного под ледяной поверхностью спутника.
Эти выводы, по мнению Порко, указывают на возможность существования «окружающей среды, в которой может обитать жизнь. Если мы обнаружим второй генез, имеющий место в нашей Солнечной системе, независимый от Земли, это нарушит все каноны. Теорема существования была доказана, и мы могли бы с уверенностью заключить, что жизнь — это не ошибка, а особенность Вселенной, в которой мы живем, и что это весьма банальное событие, которое произошло ошеломляющее количество раз».
Совсем недавно Эдвин Кайт, доцент кафедры геофизических наук в Университете Чикаго, назвал Энцелад «возможностью для проведения лучшего астробиологического эксперимента в Солнечной системе». Он добавил, что Энцелад выступает ведущим кандидатом для внеземной жизни. Данные «Кассини» мощно указывают на то, что криовулканические шлейфы Энцелада, возможно, вышли из океанического окружения, дружественного к биомолекулам.
Сохранность массивных взрывных трещин на поверхности шестого по величине спутника Сатурна, несмотря на удивительно холодную поверхность Луны, оставалась загадкой целых 11 лет. Не так давно, однако, ученые из Принстонского университета и Университета Чикаго показали, что трещины могут быть активными под действием выплескивания воды в огромном океане, что позволяет предположить, что луна находится под толстой ледяной коркой. Такие выводы закладывают мощный фундамент для целей будущих миссий спутников на Энцелад, которые в первую очередь будут заниматься поисками жизни.
Так называемые «тигровые полосы», эти трещины на Энцеладе, регулярно выбрасывают высокие струи пара и замороженных частиц, подпитываясь приливными силами, которые порождает Сатурн, пишут ученые в Трудах Национальной академии наук. Четыре тигровых полосы расположены вблизи южного полюса Энцелада в среднем 130 километров в длину и отстоят друг от друга на 35 километров. Впервые их наблюдал беспилотный космический аппарат NASA «Кассини» в 2005 году, который вращается вокруг Сатурна и его спутников с 2004 года. Данные «Кассини» указывают на то, что выбросы луны, возможно, произошли в биологически дружественном океане.
С момента наблюдения «Кассини» трещин и выбросов, ученые пытаются объяснить их причину, размер и постоянство, объясняет Эдвин Кайт.
«На Земле извержения обычно не продолжаются слишком долго, — говорит Кайт. — Когда вы видите слишком продолжительное извержение, оно объясняется несколькими извержениями с крупными промежутками между ними. Сложно объяснить, почему система трещин не забивается собственным льдом. И сложно объяснить, почему выход энергии из грунтовых вод не замораживает совершенно все».
Кайт и его соавтор Алан Рубин, профессор Принстонского землеведения, разработал модель, которая предполагает, что вода в пазах попеременно поднимается и опускается в пазы, которые сгибаются под действием приливного напряжения в ледяной оболочке Энцелада. Тепла, которое производит это регулярное движение, достаточно, чтобы сохранить воду от замерзания, даже если луна заключена под лед 30-километровой толщины.
Модель Кайта и Рубина дает, казалось бы, простое объяснение наблюдений, которые бросали вызов таким простым объяснениям в прошлом. Предыдущие предложения, например, что тигровые полосы это слабины во льду, растапливаемые фрикционным нагревом, не могут объяснить то, что извергаемый материал приходит из подземного океана Энцелада. Кайт обратился к Рубину, поскольку в прошлом Рубин занимался вопросами транспорта расплавленной породы по трещинам на Земле. Но когда Кайт предположил, что вязкое движение может сохранять воду в пазах от замерзания, изначально Рубин отнесся к этой идее скептически.
«Поскольку вязкость воды настолько мала, я усомнился, что она будет производить достаточно тепла, — говорит Рубин, — но расчеты Кайта показали, что она не только будет производить достаточно тепла, но и делает это в промежуток времени между пиком приливных напряжений и пиковой активности извержений. Как по мне, это первая модель, которая естественным образом объясняет наблюдения».
Эту же модель можно применить к другим ледяным мирам вроде луны Юпитера Европы, которая также имеет подповерхностный океан и часто упоминается как планетарное тело, способное иметь жизнь. «Энцелад можно добавить в этот список. Прямые пути к подповерхностным океанам на таких спутниках могут быть возможными окошками в среду, которая содержит жизнь».
Если предположить, что тигровые полосы действительно связаны с океаном Энцелада, будущие спутниковые миссии могут быть оснащены датчиками и оборудованием для поиска возможных свидетельств жизни на луне, говорит Рубин. Последний облет «Кассини» вокруг Энцелада состоялся 19 декабря.
Тигровые полосы Энцелада регулярно извергают высокие струи пара и замороженных частиц
Каролин Порко говорит, что работа Кайта и Рубина может объяснить ряд вопросов о трещинах спутника.
Например, шлейфы извержений достигают своего пика приблизительно на пять часов позже, чем ожидается, даже если принять во внимание 40 минут, которые необходимы извергаемым частицам, чтобы достичь высоты, на которой «Кассини» их регистрирует. Ранее ученые уже приводили возможные объяснения этой задержке, включая медленно реагирующую ледяную оболочку.
Кайт и Рубин обнаружили, что существует оптимальная ширина пазов тигровых полос, которая объясняет временные параметры извержений. Ширина пазов влияет на то, как быстро они реагируют на приливные силы. В случае с широким пазом, извержения быстро откликаются на приливные силы, говорит Кайт. С более узкими пазами, извержения происходят спустя восемь часов после того, как приливные силы достигают своего пика. «Между ними есть яблочко», говорит он, в котором приливные силы превращают движение воды в тепло, генерируя достаточно энергии, чтобы произвести извержения, удовлетворяющие наблюдаемой пятичасовой задержке. Порко считает это лучшим моментом в исследовании.
В планах Кайта — изучение аналогов гейзеров Энцелада на Земле, ближайшие примеры которых могут быть обнаружены в Антарктиде.
Что скрывается подо льдами Энцелада?
Илья Хель
