Сколько интересных с нашей точки зрения химических соединений содержится в холодном океане, покрывающем один из спутников Сатурна - Энцелад? Нам нужно это знать, чтобы иметь возможность оценить, может ли этот украшенный гейзерами спутник содержать инопланетные формы жизни.
Энцелад принадлежит к довольно известному семейству ледяных глобусов, в которое также входят Европа Юпитера и другой спутник Сатурна, Титан. Эти спутники являются наиболее многообещающей перспективой для внеземной жизни. Из-за того, что они могут быть богаты водой, а с планет-гигантов, они дополнительно принимают на себя «разогревающую» энергию приливов.
Кассини изучает Энцелад более десяти лет. Известно, что одним из ключевых факторов, определяющих обитаемость планет, является их химический состав, особенно кислотность. Жизнь на Земле все еще возможна при максимальной и минимальной шкале кислотности, измеряемой индикатором pH. Зная этот показатель для (например) Энцелада, ученые могут определить его геохимические реакции, влияющие на всю окружающую среду, и действительно ли он способствует развитию каких-либо организмов. Известно, что многие из этих реакций приводят к измеримым и предсказуемым уровням pH.
Однако мы не можем напрямую взять пробу воды из океана Энцелада для тестирования. Мы можем оценить его кислотность только косвенными методами, глядя на соединения, выбрасываемые возникающими гейзерами, и на то, как они трансформируются в ответ на изменение кислотности среды. Химик Кристофер Гляйн возглавил группу, разработавшую новый метод оценки pH в водах Энцелада, основанный на использовании данных наблюдений о наличии карбонатов в выброшенном материале. Это классический подходв геохимических исследованиях Земли (например, ее дождевой воды), но сегодня ученые могут применить их и к другому небесному телу. Можно, между прочим. благодаря измерениям количества растворенного неорганического углерода прибором Cosmic Dust Analyzer с космического корабля Cassini.
Цель команды Гляйна состояла в том, чтобы разработать комплексную и надежную химическую модель океана. Также следует учитывать соленость вод Энцелада. Эта модель теперь показывает, что океан содержит натрий, хлор и углерод с кислотностью в диапазоне от 11 до 12 рН. Эти значения близки к кислотности мыльной воды. Расчетное значение pH немного выше, чем предыдущие оценки, но все модели на сегодняшний день согласны с общим химическим составом океана. Ученые довольны этим совпадением, поскольку оценить уровень pH для такого далекого тела, как Энцелад, непросто, и скорее ожидалось, что модели не сойдутся в определенных значениях.
Ученые также подозревают, что этот и никакой другой состав океана является результатом процесса, известного как серпентинизация. Это происходит, когда горные породы, богатые магнием и железом, превращаются в глинистые минералы. На Земле этот процесс очень редок, но в то же время это именно то, чего можно было бы ожидать на Энцеладе, где жидкая вода сталкивается с горными породами ниже или выше океана. В сочетании с высоким pH этот процесс производит водород — газ, который способствует образованию органических молекул. Однако до сих пор неизвестно, идет ли там этот процесс до сих пор. Если это так, это может сделать лунную среду гораздо более «пригодной для жизни». Если нет — если это было давным-давно — высокий pH может быть просто его остатком, а теперь Энцелад — мертвый шар.