Астрономия и космосПланетология

Планетологи нашли свидетельства существования гидротермальных источников в океане Энцелада

Загадочный кремнезем, выброшенный в огромных количествах с ледяного спутника Сатурна Энцелада, является новым доказательством, указывающим на наличие источников тепла на дне глобального океана.

Согласно новой аналитической модели, внутренний нагрев ядра Энцелада создает океанские течения, переносящие частицы кремнезема, выбрасываемые из глубоководных гидротермальных источников, которые также выделяют тепло в окружающие воды.

Это дразнящая находка намекает на реальную возможность существования жизни глубоко подо льдом океана в инопланетном мире.

Когда зонд «Кассини» изучал систему Сатурна, он сделал удивительное открытие. Кольцо E планеты — второе внешнее в обширной системе колец — имеет состав, богатый микроскопическими зернами кремнезема, наряду со льдом из воды, аммиака и углекислого газа.

Ученые также обнаружили частицы кремнезема, поступающие с Энцелада в виде ледяных шлейфов, которые вырываются из трещин в толстой ледяной оболочке спутника; астрономы определили, что состав кольца E поступает с Энцелада  — из его каменного ядра. А химический состав и размер зерен наводят на мысль о высоких температурах.

Но то, как кремнезем попадает из ядра Энцелада в глубины океана и выбрасывается через лед в виде шлейфов, оставалось загадкой.

Широкое диффузное кольцо E Сатурна в основном состоит из микроскопических частиц кремнезема и крошечных ледяных гранул воды, углекислого газа и аммиака размером около одной тысячной миллиметра. Эти частицы меньше красных кровяных телец, но их можно легко отследить с помощью анализатора космической пыли на зонде Cassini. Яркая точка на изображении кольце — Энцелад, криовулканы которого снабжают кольцо E мелкими частицами кремнезема и льда. © NASA/JPL/Space Science Institute

Энцелад покрыт толстой ледяной оболочкой, толщина которой составляет в среднем от 18 до 22 километров. Его орбита вокруг Сатурна не идеально круглая, а эллиптическая, что означает, что его расстояние от планеты варьируется, как и сила гравитации между ними. Эта переменная гравитация растягивает и сжимает Энцелад, нагревая его ядро.

Таким образом, под ледяной оболочкой находится глобальный жидкий океан глубиной более 10 километров, а тепло, исходящее от ядра, не дает воде замерзнуть. Это также повышает вероятность существования гидротермальных источников, трещин в морском дне, через которые уходит тепло из недр спутника Сатурна.

Предыдущие исследования показали, что тепло из недр Энцелада должно создавать вертикальные конвекционные потоки в океане, подобные тем, которые наблюдаются на Земле. Теперь группа ученых-планетологов под руководством Эшли Шонфельд из Калифорнийского университета создала модель, включающую эти потоки, чтобы попытаться понять перенос кремнезема на Энцеладе.

«Это похоже на кипячение кастрюли на плите. Приливное трение нагревает океан и вызывает восходящие потоки теплой воды», — объясняет Эшли Шенфельд . «Наше исследование показывает, что эти потоки достаточно сильны, чтобы подхватывать материалы с морского дна и доставлять их к ледяной оболочке, которая отделяет океан от космического вакуума. То есть океан может служить прямым каналом для захваченных материалов, которые будут отправлены в космос. Энцелад дает нам бесплатные образцы того, что скрыто глубоко внизу».

Концептуальная схема столбчатого вихря, увлекающего частицы в океан Энцелада
Концептуальная схема столбчатого вихря, увлекающего частицы в океан Энцелада (слева). Концептуальная диаграмма, иллюстрирующая баланс сил на увлеченной частице кремнезема, которая движется вертикально вверх со скоростью u ff (справа). © Schoenfeld, AM, Hawkins, EK, Soderlund, KM et al.

Последствия таких выводов довольно захватывающие. Как показали предыдущие исследования, кремнезем и другие материалы, обнаруженные Кассини в шлейфах Энцелада, соответствуют тому, что может быть найдено в гидротермальных источниках.

Здесь, на Земле, гидротермальные источники кишат жизнью даже далеко за пределами досягаемости солнечного света. Целые экосистемы процветают за счет хемосинтетической пищевой сети, используя химические реакции элементов, взаимодействующих при высоких температурах, для производства энергии, а не более распространенные процессы фотосинтеза, которые зависят от солнечного света.

Это привело астробиологов к предположению, что на ледяных спутниках, таких как Энцелад, может быть жизнь, даже если они находятся далеко от Солнца, а дно океана вообще не получает солнечный свет.

Новое исследование дополняет растущее количество доказательств того, что на Энцеладе есть гидротермальные источники, и если там есть жизнь, то мы могли бы обнаружить ее, не пытаясь проникнуть сквозь лед. Орбитальный или посадочный модуль, несколько из которых в настоящее время находятся на стадии рассмотрения, сможет найти биомолекулы прямо на ледяной поверхности спутника Сатурна.

Источник
Communications Earth & Environment.
Показать больше
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
Back to top button