Океан Енцелада може бути досить давнім, щоб у ньому з'явилася життя

Зовсім недавно ми попрощалися з космічним апаратом «Кассіні», який після 13 років вірного служіння орбіті Сатурна і його супутників зійшов прямо в безодню атмосфери гігантської планети. Причиною цього грандіозного фіналу стало попередження можливості того, що «Кассіні» вріжеться в один із супутників Сатурна — зокрема, Енцелад.

Енцелад унікальний своїм завісою гейзерів і внутрішнім океаном. Сьогодні ця крихітна крижана місяць вважається потенційним місцем проживання життя, тому ми не могли дозволити їй бути забрудненою космічним апаратом «Кассіні». Нове дослідження, опубліковане в Nature Astronomy, припускає, що цей океан існував під поверхнею Енцелада протягом дуже довгого часу — достатньо довго, щоб створити всі умови для розвитку життя.

Гейзери Енцелада — це викиди солоних водно-крижаних сумішей зі слідами вуглекислого газу, аміаку, метану та інших вуглеводнів, які прориваються з тріщин в південній полярній області Енцелада. Саме із-за цих гейзерів вчені вирішили, що у Енцелада повинен бути підповерхневий океан і цей океан активний (конвектирует). Подальше спостереження показало, що у викидах був присутній водень, що призвело до додаткового висновку про гідротермальної активності — хімічних реакціях, обумовлених взаємодією води і гірської породи. Але вчені не змогли пояснити, яке джерело тепла міг би привести до цієї активності.

Після проведення додаткових спостережень, таємниця відсутнього джерела тепла тільки посилилася. Гейзери асоціюються з так званими «тигровими смугами» — набір з чотирьох паралельних розломів на поверхні, довжиною 100 кілометрів і глибиною 500 метрів. Температура цих смуг вище, ніж у решті крижаної кори, тому передбачалося, що вони повинні бути тріщинами під льоду. В районі тигрових смуг майже немає ударних кратерів, тому вони повинні бути дуже молодими, близько мільйона років. Будь-яка модель, яка могла б пояснити джерело тепла, також повинна буде враховувати його сфокусований характер — світовий океан, але чому активний тільки південний полярний регіон?

Кілька років поспіль науковці воліли пояснення «приливного нагріву» — результату взаємодії тіл планетарних розмірів. Наприклад, приливне взаємодія з нашої власної місяцем відповідає за відливи і припливи води на Землі. Енцелад знаходиться в орбітальному резонансі з місяцем Дионой, яка впливає на форму орбіти Енцелада навколо Сатурна. Але цього недостатньо, щоб пояснити потужність, необхідну для підтримки гейзерів в активному стані — близько 5 ГВт. Її вистачило б на місто розміром з Санкт-Петербург.

Пористе ядро

Вчені наблизилися до вирішення головоломки, коли поглянули на внутрішню структуру Енцелада. У цій місяця досить низька щільність, щоб вона складалася переважно з льоду з невеликим твердим ядром. Так вважали багато років, з тих пір як «Вояджер-2» зробив перші знімки Енцелада і визначив його радіус, а потім і обсяг. Гравітаційна тяга Енцелада, діюча на «Кассіні», що дозволила оцінити масу місяця і вивести значення густини тіла. Вимірювання «Кассіні» також показали, що ядра низька щільність, що дозволяє зробити висновок про пористий характер ядра, із заповненими льодом порами.

Нова серія розрахунків наповнює пори ядра швидше водою, а не льодом, тому що приливних сил, пов'язаних з водою в порах, більш ніж достатньо, щоб пояснити, як генерується тепло Енцелада. Модель прекрасна тим, що пояснює не тільки пористість ядра, але і його проникність (наскільки легко через нього проходить рідина) і міцність (трісне воно при проходженні рідини?).

Поєднання всіх цих параметрів в одному рівнянні дозволяє вирішити його з створенням елегантною моделі теплового потоку всередині Енцелада.

Автори роботи створюють тривимірне зображення того, де і коли тепло приливних рухів усередині пористих просторів передається подповерхностному океану. Розподіл тепла в ядрі відбувається не рівномірно, а скоріше в процесі пов'язаних вузьких апвелінгів переважно біля південного полюса. І оскільки джерела тепла (температура яких досягає 85 градусів за Цельсієм) так зосереджені, поруч з ними має бути збільшена гідротермальних активність, яка пояснює водень у виверженнях.

Нарешті, разюче спостереження, яке можна зробити в процесі аналізу цієї моделі, полягає в тому, що кількість тепла, що виділяється внутрішнім припливом, достатньо для підтримки підземного океану Енцелада протягом мільярдів років. Народжується ще одне питання: що все це значить для життя на Енцеладі? Теплий світовий океан, що існує кілька мільярдів років, став би прекрасним колискою для життя на Землі їй знадобилося всього 640 мільйонів років, щоб перейти з форми мікробів у ссавців. На жаль, сам по собі Енцелад може бути досить юним — він міг сформуватися лише 100 мільйонів років тому. Чи достатньо цього часу для життя?

Можливо. Швидше за все, життя на Землі утворилася протягом кількох сотень мільйонів років в куди більш суворих умовах важкого бомбардування. Але потім їй знадобилося ще 3500 мільйонів років, щоб розширити сфері свого впливу. Може бути, таким буде майбутнє Енцелада. Може бути, цей супутник стане не планетою мавп, а планетою русалок?