В выбросах Энцелада нашли пять типов солевых частиц — они раскрывают устройство подлёдного океана
iXBT.com ·
Данные аппарата «Кассини» показали, что солевые частицы в выбросах спутника Сатурна Энцелада имеют гораздо более разнообразный химический состав, чем считалось ранее. Учёные проанализировали спектры 961 богатой солями ледяной частицы, зарегистрированной прибором Cosmic Dust Analyzer в кольце E Сатурна, которое пополняется веществом из выбросов Энцелада.
Вместо однородной группы частиц выделили как минимум 5 химических подтипов, различающихся преобладающими солями: хлоридами натрия, карбонатами и гидрокарбонатами натрия, фосфатами натрия, гидроксидом натрия и солями калия.
Эти частицы дают возможность изучать океан Энцелада, скрытый под ледяной корой. Вода вместе с растворёнными веществами выбрасывается в космос через трещины и другие выходы на поверхности, где образуются ледяные зёрна. Прибор на борту «Кассини» регистрировал состав частиц с 2004 по 2017 год. Анализ материала кольца E позволяет получить гораздо больше измерений, чем редкие пролёты аппарата непосредственно через шлейф выбросов. Ранее частицы делили на 3 основные группы: почти чистый водяной лёд, лёд с органическими соединениями и лёд с повышенным содержанием солей.
Чтобы выяснить происхождение химического разнообразия, исследователи замораживали в лаборатории капли раствора, имитирующего океаническую воду Энцелада, при контролируемых скоростях охлаждения. Эксперименты показали, что при медленном замерзании — менее 20 кельвинов в минуту — в относительно крупных каплях диаметром от десятков до сотен микрометров разные соли кристаллизуются и разделяются. Термодинамические расчёты подтвердили, что фосфаты, карбонаты и хлориды выпадают в осадок при существенно разных температурах.
На этой основе учёные предложили двухэтапную модель образования частиц. Сначала сравнительно крупные капли солёной воды медленно замерзают внутри подповерхностных ледяных каналов Энцелада, а растворённые соли распределяются между разными участками льда. Затем замёрзший материал дробится, образуя частицы размером около 1–2 микрометров, которые «Кассини» обнаруживал в выбросах. Таким образом, химический состав отдельных зёрен может отражать процессы, происходящие в океане и ледяной оболочке спутника, а не просто средний состав воды.
Результаты важны для будущих миссий, которые будут искать признаки потенциальной обитаемости океана Энцелада. Анализ вещества целиком может скрыть различия между отдельными компонентами, тогда как измерение состава каждой частицы позволяет обнаружить локальные химические особенности. Авторы подчёркивают, что будущим аппаратам потребуется исследовать множество отдельных ледяных зёрен: если среди них окажется частица с материалом микробного происхождения, то её химический анализ потенциально сможет выявить биомаркеры. Однако нынешняя работа не обнаружила признаков жизни — она показывает, как формируются солевые частицы и почему их необходимо изучать по отдельности.
Исследование опубликовано в журнале Science Advances.