На Энцеладе найдены сложные органические молекулы

В шлейфах гейзеров Энцелада существуют крупные органические молекулы, которые могли образоваться в глубинах подповерхностного океана в результате гидротермальной активности. К такому выводу пришли ученые, проанализировавшие данные межпланетной станции «Кассини». Статья опубликована в журнале Nature, кратко о ней рассказывается в пресс-релизе на сайте Европейского Космического Агенства.

Энцелад — один из спутников Сатурна. Его диаметр оценивается в 500 километров, а орбита находится примерно 237 тысячах километров от газового гиганта. Сильный интерес к этому небесному телу возник после 2004 года, когда межпланетная станция «Кассини» обнаружила над южным полюсом спутника огромные водяные шлейфы высотой до 250 километров. Выбросы стали одним из важных указаний на существование глобального подледного океана на спутнике — аналогичного океану на Европе, спутнике Юпитера. Анализ частиц, выброшенных шлейфами Энцелада, позволил определить кислотность океана — он оказался щелочным, подобно раствору аммиака. По первым оценкам ученых, средняя толщина ледяного слоя над ним составляет около 18-22 километров, однако затем исследователи показали, что лед на полюсе может оказаться значительно тоньше — от пяти до двух километров. Помимо воды, углекислого газа, метана и аммиака ученые обнаружили в выбросах большие количества водорода, что указывает на активные гидротермальные процессы на дне океана Энцелада, а также метанол. Все это делает Энцелад одной из интереснейших целей для изучения с точки зрения астробиологии, а сам он может считаться наиболее пригодным известным нам местом для возникновения внеземной жизни, например бактерий.

В новой работе группа астрономов во главе с Фрэнком Постбергом (Frank Postberg) и Нозаиром Хаваджа (Nozair Khawaja) из Гейдельбергского университета сообщает о результатах анализа данных, собранных инструментами CDA (Cosmic Dust Analyzer) и INMS (Ion and Neutral Mass Spectrometer), установленными на аппарате «Кассини», в ходе изучения состава частиц из выбросов Энцелада и кольца E, которое образовано ледяными зернами, поставляемыми спутником. До сих пор в веществе выбросов обнаруживались только простые органические соединения с молекулярными массами ниже 50 атомных единиц массы, однако теперь ученые сообщают о наличии в ледяных зернах фрагментов крупных органических молекул с массами до 200 атомных единиц массы, состоящие из атомов углерода, водорода, кислорода и азота, которые образуют ароматические и алифатические структуры. В частности, в спектрах были обнаружены линии, соответствующие фрагментам бензола (например, C₆H₅⁺ и C₆H₇⁺), а также ионам, содержащим атомы азота и кислорода: CH₂NH₂⁺, CH₂OH⁺, CH₃CHOH⁺. Кроме того, были найдены кластерные катионы вида H₃O(H₂O)_n⁺, характерные для водяного льда. Анализ показывает, что содержание органических веществ в ледяных частицах может достигать одного процента от общей массы, а в зернах могут существовать еще более крупные макромолекулы, которые могут иметь молекулярные массы до тысячи атомных единиц массы.

Такие крупные молекулы могут образовываться только в ходе сложных химических процессов, например в результате гидротермальной активности в океане Энцелада, в условиях высоких давлений и температур. Газовые пузырьки (это может быть углекислый газ, метан или водород), поднимающиеся со дна океана, могут уносить с собой органический материал с глубины к ледяной коре, где он образует тонкую пленку. Когда пузырьки лопаются вблизи поверхности океана, то небольшие твердые частицы из органических соединений покрываются оболочкой из замерзшей соленой воды, а затем оказываются захваченными в выбрасываемые в космос шлейфы, где их регистрировал «Кассини».

Подповерхностные океаны, вероятно, существуют на нескольких небесных телах Солнечной системы. Например, недавно ученые пришли к выводу, что на Плутоне подо льдом равнины Спутник может скрываться целый океан полузамерзшей воды. Кроме того, подповерхностные океаны предположительно существуют или могли существовать на спутниках Юпитера Европе, Калисто и Ганимеде, спутниках Сатурна Дионе и Титане, а также на спутнике Нептуна Тритоне и карликовой планете Церере.

Александр Войтюк