Энцелада, шестая по величине луна Сатурна, под своей ледяной оболочкой наполнена жидкой водой. На южном полюсе луны подповерхностный океан извергается из 100 гейзеров, расположенных вдоль четырех параллельных разломов, известных как "тигровые полосы". Вздымающиеся струи ледяных частиц образуют шлейф, который сбрасывает снег обратно на поверхность. Часть льда даже ускользает от гравитации луны и образует кольцо Е Сатурна.
Ледяные луны с подповерхностными океанами (или предполагается, что они есть) часто встречаются во внешней части Солнечной системы. Например, у Юпитера их несколько. Они образуются, когда гравитация планеты, вокруг которой они вращаются, растягивает и сжимает их внутреннюю поверхность.
Ученые считают, что эти приливные напряжения генерируют достаточно тепла для поддержания жидкой воды. Приливные напряжения могут расколоть ледяную оболочку, но, возможно, этим трещинам трудно пройти весь путь. Тигровые полосы Энцелада необычны тем, что они простираются до океана - и представляют собой заманчивую возможность для поиска доказательств существования жизни за пределами Земли.
Тигровые полосы
Эти знаменитые особенности окружены 300-метровыми границами, которые образуют на поверхности Энцелады впадину шириной до нескольких километров.
Чтобы понять, как именно сформировались тигровые полосы, исследователи смоделировали разломы ледяного панциря различной толщины.
"Наши модели показывают, что приливные напряжения могут разломить ледяной панцирь по всей длине, но косвенно ограничивают толщину льда", - говорит Кэтрин Уолкер, гляциолог из Океанографического института Вудс-Хоул и ведущий автор недавнего исследования, опубликованного в журнале The Planetary Science Journal.
Океан находится под давлением, поэтому вода проникает в крошечные трещины в основании ледяного панциря, которые расширяются и распространяются по трещинам до самой поверхности", - говорит Каролин Порко, ученый-планетолог, приглашенный научный сотрудник Калифорнийского университета в Беркли.
Пригодный для жизни океан
Более десяти лет назад космический аппарат "Кассини" пролетел через шлейф и обнаружил состав, состоящий в основном из воды, а также солей и органических молекул, которые намекали на подповерхностный океан.
Космический аппарат также обнаружил крошечные зерна кремнезема, что говорит о наличии гидротермальных источников. Температура в них может достигать 212 градусов по Фаренгейту, что позволит организмам выжить без солнечного света, говорит Морган Кейбл, химик, возглавляющий группу НАСА по астробиологии и океаническим мирам.
Как и гидротермальные источники на Земле, на Энцеладе они расположены на морском дне. Там тепло из скалистых недр луны может извергать горячую, богатую минералами воду в дымоходных океанических потоках - и организмы могут воспользоваться различными концентрациями растворенных минералов в этих потоках.
"Мы консервативны в своих оценках жизни из-за ограниченного энергетического бюджета, но у вас, несомненно, могут быть многоклеточные организмы, такие как крабы", - говорит Кейбл.
Будущая миссия
В целом, тигровые полосы Энцелада предоставляют уникальную возможность собрать и проанализировать свежий материал из подповерхностного океана без необходимости копать или бурить. Будущая миссия будет включать повторные пролеты плюмажа и возможную посадку на южнополярную местность для отбора проб свежевыпавшего материала, извергающегося из гейзеров.
Приземление на Энцелад позволит провести наиболее полный поиск доказательств существования жизни и облегчит сбор материалов, включая повторные и разнообразные измерения для повышения уровня уверенности ученых в любых открытиях, объясняет Порко.
Посадка может также дать детальное представление о геофизических характеристиках Энцелада и помочь решить открытые вопросы, например, о толщине ледяного панциря и ширине трещин.
Но из всех животрепещущих вопросов выяснение того, существует ли жизнь за пределами Земли, является самым заманчивым.
"Только во внешней части нашей Солнечной системы мы можем быть уверены, что любая жизнь, обнаруженная там, представляет собой генезис жизни, независимый от жизни на Земле", - говорит Порко. "И вопрос о том, возникла ли жизнь независимо в других местах, является самым заманчивым вопросом, на который мы можем надеяться получить ответ, исследуя Солнечную систему".