Миссии НАСА обеспечат новое понимание «Водных миров» в нашей солнечной системе
https://saturn.jpl.nasa.gov/news/3024/nasa-missions-provide-new-insights-into-ocean-worlds-in-our-solar-system/
В новостной конференции, представленной миссией НАСА к Сатурну – Кассини, обнаружен водород на Энцеладе. Слева направо: Крис Глейн из команды связи с ионным и нейтральным масс-спектрометром из Юго-Западного Исследовательского Института (SRWI), Хантер Вейт, глава SRWI, и Линда Спилкер, учёный из проекта Кассини Лаборатории реактивного движения НАСА.
Два ветерана из НАСА поведали новые детали о ледяных лунах Юпитера и Сатурна, покрытых океанами. Научный интерес к таким «водным мирам» повышается день ото дня - как к спутникам в нашей Солнечной системе, так и за её пределами. Результаты опубликованы в работах, представленных исследователями из миссии Кассини и космического телескопа Хаббл.
В своих публикациях учёные заявляют, что формы химической энергии для поддержания жизни могут существовать на спутнике Сатурна – Энцеладе, а исследователи при помощи Хаббла сообщают о дополнительных доказательствах появления ледяных гейзеров на Европе, юпитерианской луне.
«Мы как никогда близки к обнаружению места (за пределами Земли) с компонентами, необходимыми для жизни»
- Томас Зарбачен, начальник управления Дирекцией научных миссий НАСА.
Он также добавил, что: «эти результаты демонстрируют взаимосвязанный характер научных миссий НАСА, что позволяет нам приблизиться к ответам на главный вопрос: одиноки ли мы во Вселенной, или нет».
Сатурн: энергия жизни
На рисунке показано как, по мнению учёных миссии Кассини, вода взаимодействует с породой на дне океана Энцелада, в результате чего образуется водород.
В докладах исследователей миссии Кассини, опубликованных в журнале Science, рассматривается водород как потенциальный источник химических процессов для жизни в приповерхностном океане Энцелада, выделяющийся при геотермальной активности с океанского дна.
Присутствие достаточного количества водорода в океане луны означает, что микроорганизмы – если они там есть – могут использовать его для получения энергии путём соединения с диоксидом углерода, растворенном в воде.
Эта химическая реакция известна как «метаногенез», потому что в её процессе образуется метан в качестве побочного продукта. Она лежит в основе «древа жизни» на Земле и даже могла иметь решающее значение для возникновения жизни на нашей планете.
Известная нам жизнь требует наличия трёх первичных составляющих: жидкой воды, источника энергии для метаболизма и подходящих химических ингредиентов (главным образом – углерода, водорода, азота, кислорода, фосфора и серы). Этим открытием Кассини продемонстрировал, что Энцелад – маленькая ледяная луна в миллиардах километров от Солнца, имеет почти все необходимые «кирпичики» для существования жизни. Кассини ещё не обнаружил присутствия фосфора и серы в океане луны, но учёные предполагают их наличие, поскольку скалистое ядро Энцелада считается химически сходным по составу с метеоритами, содержащими данные элементы.
«Подтверждение, что химическая энергия для жизни существует в океане небольшого спутника Сатурна – важная веха в наших поисках обитаемых миров за пределами Земли», - сообщила Линда Спилкер, учёный проекта Кассини из Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене, Калифорния.
Космический аппарат Кассини обнаружил водород в газовом шлейфе и частицах льда, распыляемых с Энцелада в процессе последнего, глубокого погружения в шлейф 28 октября 2015 года. Аппарат также исследовал состав шлейфа в процессе более ранних сближений со спутником. Во время наблюдений учёные определили, что около 98% газа – это вода, около 1% - водород, а остальное – смесь других молекул, включая углекислый газ, метан и аммоний.
Измерения проводились при помощи масс-спектрометра ионов и нейтральных частиц (INMS) путём анализирования состава газов. INMS предназначен для взятия образцов из верхней атмосферы спутника Сатурна – Титана. После удивительного открытия аппаратом Кассини растущего шлейфа ледяных частиц в 2005, истекающих из горячих разломов возле южного полюса Энцелада, учёные сконцентрировали своё внимание на этой маленькой луне.
Кассини не был предназначен для поиска признаков жизни в газовом шлейфе Энцелада – в действительности, учёные даже не знали о его существовании до прибытия аппарата к Сатурну.
«Хотя мы не можем обнаружить жизнь, мы ищем то, что может служить кирпичиками для её существования. Нечто вроде «кормовой базы» для микробов», - сообщил Хантер Вэйт, ведущий исследователь миссии.
Новые открытия являются независимыми доказательствами того, что гидротермальная активность имеет место в океане Энцелада. Прежние результаты, опубликованные в марте 2015, предполагали взаимодействие горячей воды со скалистым океанским дном, новые исследования подтверждают это и дополняют данными о возможных химических реакциях с образованием водорода.
Юпитер: новые доказательства существования ледяных гейзеров на Европе.
Выводы на основе последних статей об исследованиях космического телескопа Хаббл, опубликованные в «Астрофизическом журнале», основаны на наблюдениях Европы с 2016 года, в процессе которых вероятно был обнаружен шлейф вещества, извергающегося с поверхности юпитерианской луны в том же месте, где Хаббл обнаружил признаки извержений в 2014 г. Эти изображения подтверждают доказательства, что гейзеры Европы могут быть реальным явлением, происходящим с перерывами в определённых участках поверхности спутника.
Составное изображение демонстрирует предполагаемый выброс материи, извергавшейся 2 годами ранее с той же точки на поверхности спутника. Фото: НАСА, Научный центр астрогеологии.
Новообразованный шлейф простирается на высоту 100 км над поверхностью Европы, в то время как выброс, наблюдаемый 2 года назад, составлял около 50 км в высоту. Оба соответствуют положению необычно тёплого региона, способствующего образованию разломов в лунном ледяном карсте, наподобие тех, что обнаружил в 90-х годах аппарат миссии Галилео. Исследователи предполагают, что, подобно Энцеладу, это свидетельствует в пользу наличия выбросов воды из подлёдного океана.
«Выбросы на Энцеладе связаны с более горячими регионами, поэтому после того как Хаббл обнаружил подобную особенность и на Европе, мы изучили их источник на тепловой карте Галилео. Мы обнаружили, что кандидат на источник выбросов с Европы расположен прямо на тепловой аномалии», - сообщил Вильям Спаркс из Института Исследований Космоса с помощью космического телескопа (STScI) в Балтиморе. Спаркс вёл изучение обнаруженных Хабблом выбросов в 2014 и 2016 гг.
Слева, в овальной области показан источник выбросов, обнаруженных Хабблом в 2014 и 2016; справа - тепловая карта миссии Галилео.
Исследователи считают, что если источник выбросов и тепловые аномалии связаны между собой, это может означать, что вода, выбрасываемая из-под ледяной корки луны, нагревает окружающую поверхность. Другая гипотеза заключается в том, что вода, выбрасываемая гейзером, оседает на поверхность в виде мелкого тумана, меняя структуру поверхностных зёрен и позволяя им удерживать тепло дольше окружающего ландшафта.
В процессе наблюдений 2014-2016 гг исследователи использовали Спектрограф космического телескопа Хаббл (STIS) для изучения шлейфов в ультрафиолете. Когда Европа проходит по диску Юпитера, её атмосферные особенности блокируют часть отражённого света планеты, позволяя спектрографу обнаружить детали, вырисовывающиеся по краю спутника. Спаркс и его команда продолжают использовать Хаббл для наблюдения за Европой для дополнительных примеров возникающих выбросов и надеются определить частоту их появления.
Взгляд в Будущее
"Если на Европе происходят выбросы, в чём мы теперь весьма уверены, в миссии Europa Clipper мы будем готовы к ним", - сообщил Джим Грин, директор Планетарной науки из главного управления НАСА.
Обнаружение Хабблом участка, в котором, предположительно, возникает возобновляющаяся, скачкообразная активность выбросов обеспечивает соблазнительную цель для исследований Европы с помощью мощного набора научных инструментов. В дополнение, некоторые соавторы Спаркса готовят мощную ультрафиолетовую камеру для миссии Europa Clipper, которая сможет проводить аналогичные Хабблу измерения, но в тысячи раз ближе. Также несколько членов команды Кассини разрабатывают высокочувствительную версию своей аппаратуры для полёта Europa Clipper.