Это изображение узкоугольной камеры Кассини — одно из тех, что были получены в ходе исследования, проведенного научной группой Кассини, занимающейся визуализацией бассейна гейзера на южном полюсе Энцелада, — было получено, когда Кассини смотрел на южный полюс Луны. В то время космический корабль находился практически в экваториальной плоскости Луны. Масштаб изображения составляет 1280 футов (390 метров) на пиксель, а фазовый угол Солнца-Энцелад составляет 162,5 градуса. Изображение было получено через прозрачный фильтр узкоугольной камеры 30 ноября 2010 года, через 1,4 года после южного осеннего равноденствия. Хорошо видна тень тела Энцелада на нижних участках струй. В аннотированной версии изображения цветные линии представляют собой проекцию тени Энцелада на плоскость, нормальную к ветви Каирского разлома (желтая линия), нормальную к Багдадскому разлому (синяя линия) и нормальную к разлому Дамаска. (розовая линия). Авторы и права: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт/Институт космических наук.
Исследование расширяет данные, которые Кассини НАСА собрал на ледяной луне Сатурна, и находит доказательства наличия ключевого ингредиента для жизни и сверхмощного источника энергии для ее подпитки.
Ученым известно, что гигантский шлейф ледяных зерен и водяного пара, извергаемый со спутника Сатурна Энцелада, богат органическими соединениями, некоторые из которых важны для жизни в том виде, в котором мы ее знаем. Теперь ученые, анализирующие данные миссии НАСА «Кассини», пошли еще дальше в доказательствах обитаемости: они нашли убедительное подтверждение существования цианида водорода, молекулы, которая является ключом к происхождению жизни.
Исследователи также обнаружили доказательства того, что океан, который скрывается под ледяной внешней оболочкой Луны и питает шлейф, содержит мощный источник химической энергии. Неизвестный до сих пор источник энергии находится в виде нескольких органических соединений, некоторые из которых на Земле служат топливом для организмов.
Результаты, опубликованные в журнале Nature Astronomy, указывают на то, что внутри этой крошечной луны может быть гораздо больше химической энергии, чем считалось ранее. Чем больше энергии доступно, тем больше вероятность того, что жизнь сможет размножаться и поддерживаться.
«Наша работа предоставляет дополнительные доказательства того, что на Энцеладе находятся некоторые из наиболее важных молекул, как для создания строительных блоков жизни, так и для поддержания этой жизни посредством метаболических реакций», — сказал ведущий автор Джона Питер, докторант Гарвардского университета, который провел много исследований. исследований во время работы в Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии.
«Мало того, что Энцелад, похоже, отвечает основным требованиям для обитаемости, теперь у нас есть представление о том, как там могут образовываться сложные биомолекулы и какие химические пути могут в этом участвовать».
Универсальный и энергичный
«Открытие цианистого водорода было особенно захватывающим, потому что оно является отправной точкой для большинства теорий происхождения жизни», — сказал Питер. Жизнь, какой мы ее знаем, требует строительных блоков, таких как аминокислоты, а цианистый водород — одна из наиболее важных и универсальных молекул, необходимых для образования аминокислот. Поскольку его молекулы могут быть сложены вместе разными способами, авторы исследования называют цианистый водород «швейцарским армейским ножом» среди предшественников аминокислот.
«Чем больше мы пытались найти дыры в наших результатах, тестируя альтернативные модели, — добавил Питер, — тем убедительнее становились доказательства. В конце концов, стало ясно, что невозможно сопоставить состав шлейфа без включения цианида водорода».
Три ледяных луны собираются вместе на луче зрения космического корабля «Кассини». Сверкающий Энцелад (504 километра или 313 миль в поперечнике) расположен на затененном краю планеты в центре; Пандора (81 километр или 50 миль в поперечнике в самом широком месте) представляет собой яркое пятнышко, парящее возле колец; а Мимас (396 километров или 246 миль в поперечнике) виден внизу справа. Этот вид смотрит на освещенную солнцем сторону колец примерно на градус ниже плоскости кольца. Изображение было получено в видимом зеленом свете широкоугольной камерой космического корабля «Кассини» 28 июня 2007 года. Изображение было получено на расстоянии примерно 291 000 километров (181 000 миль) от Энцелада. Масштаб изображения варьируется от 17 километров (11 миль) на пиксель на Энцеладе до 32 километров (20 миль) на пиксель на Сатурне на заднем плане. Миссия Кассини-Гюйгенс — это совместный проект НАСА, Европейского космического агентства и Итальянского космического агентства. Лаборатория реактивного движения, подразделение Калифорнийского технологического института в Пасадене, управляет миссией для Управления научных миссий НАСА в Вашингтоне, округ Колумбия. Орбитальный аппарат Кассини и две его бортовые камеры были спроектированы, разработаны и собраны в Лаборатории реактивного движения. Центр обработки изображений расположен в Институте космических наук в Боулдере, штат Колорадо. Фото: НАСА/Лаборатория реактивного движения/Институт космических наук.
В 2017 году ученые нашли на Энцеладе доказательства химии, которая могла бы помочь поддерживать жизнь, если она есть, в ее океане. Комбинация углекислого газа, метана и водорода в шлейфе наводила на мысль о метаногенезе — метаболическом процессе, в результате которого образуется метан. Метаногенез широко распространен на Земле и, возможно, имел решающее значение для возникновения жизни на нашей планете.
Новая работа раскрывает доказательства существования дополнительных химических источников энергии, гораздо более мощных и разнообразных, чем производство метана: авторы обнаружили множество окисленных органических соединений, что указывает ученым на то, что существует множество химических путей потенциального поддержания жизни в недрах Энцелада. океан. Это потому, что окисление способствует высвобождению химической энергии.
«Если с точки зрения энергии метаногенез подобен маленькой часовой батарейке, то наши результаты показывают, что океан Энцелада может предложить нечто более похожее на автомобильный аккумулятор, способный обеспечить большое количество энергии любой жизни, которая может присутствовать», сказал Кевин Хэнд из JPL, соавтор исследования и главный исследователь усилий, которые привели к новым результатам.
Математика – это путь
В отличие от более ранних исследований, в которых использовались лабораторные эксперименты и геохимическое моделирование для воспроизведения условий, обнаруженных Кассини на Энцеладе, авторы новой работы полагались на подробный статистический анализ. Они изучили данные, собранные ионным и нейтральным масс-спектрометром Кассини, который изучал газ, ионы и зерна льда вокруг Сатурна.
Количественно оценив объем информации, содержащейся в данных, авторы смогли выявить тонкие различия в том, насколько хорошо разные химические соединения объясняют сигнал Кассини.
«Существует множество потенциальных частей головоломки, которые можно соединить вместе, пытаясь сопоставить наблюдаемые данные», — сказал Питер. «Мы использовали математическое и статистическое моделирование, чтобы выяснить, какая комбинация частей головоломки лучше всего соответствует составу шлейфа и максимально эффективно использует данные, не допуская чрезмерной интерпретации ограниченного набора данных».
Ученые еще далеки от ответа на вопрос, могла ли жизнь зародиться на Энцеладе. Но, как отметил Питер, новая работа раскрывает химические пути возникновения жизни, которые можно проверить в лаборатории.
Между тем, миссия «Кассини» продолжает давать результаты даже спустя долгое время после того, как выяснилось, что Энцелад является активной луной. В 2017 году миссия завершилась намеренным погружением космического корабля в атмосферу Сатурна. «Наше исследование показывает, что, хотя миссия «Кассини» завершилась, его наблюдения продолжают давать нам новые сведения о Сатурне и его спутниках, включая загадочный Энцелад», — сказал Том Нордхейм, планетолог из Лаборатории реактивного движения, соавтор исследования и член команды Кассини.
