БЛОГПОСТ
Существует ли жизнь на спутнике Сатурна Энцеладе?
7 октября 2022 года информационное агентство «Синьхуа» опубликовало материал Ли Дунбяо о вероятности существования жизни на спутнике планеты Сатурн — Энцеладе.
Аргументы в пользу этой теории авторы приводят из исследования Хао Цзихуа и других сотрудников Китайского научно-технического университета. В частности, основным тезисом является тот факт, что космический объект покрыт толстым ледяным панцирем, а под ним находится океан, который может быть богат растворенными фосфатами. Они же, в свою очередь, могут способствовать возникновению и размножению потенциальных микроорганизмов. Наша команда заинтересовалась данным вопросом и решила проверить факты, о которых идет речь в статье.
Аргументы в пользу этой теории авторы приводят из исследования Хао Цзихуа и других сотрудников Китайского научно-технического университета. В частности, основным тезисом является тот факт, что космический объект покрыт толстым ледяным панцирем, а под ним находится океан, который может быть богат растворенными фосфатами. Они же, в свою очередь, могут способствовать возникновению и размножению потенциальных микроорганизмов. Наша команда заинтересовалась данным вопросом и решила проверить факты, о которых идет речь в статье.
Так, международная научно-исследовательская группа под руководством Хао Цзихуа создала новаторскую модель взаимодействия морской воды и горных пород, чтобы смоделировать химическую среду морской воды на Энцеладе.
При этом фосфорсодержащим породам в ядре Энцелада требуется всего около 100 000 лет, чтобы растворить много фосфора в море. В то же время океан Энцелада существует уже более 100 миллионов лет, поэтому предполагается, что он уже богат фосфором.
В то же время в статье «Abundant phosphorus expected for possible life in Enceladus’s ocean», опубликованной в журнале
Proceedings of the National Academy of Sciences 9 августа 2022 года, Хао Цзихуа, Кристофер Глейн и другие ученые отмечают, что на возможность существования жизни сильно влияет неустановленное наличие фосфора.
При этом фосфорсодержащим породам в ядре Энцелада требуется всего около 100 000 лет, чтобы растворить много фосфора в море. В то же время океан Энцелада существует уже более 100 миллионов лет, поэтому предполагается, что он уже богат фосфором.
В то же время в статье «Abundant phosphorus expected for possible life in Enceladus’s ocean», опубликованной в журнале
Proceedings of the National Academy of Sciences 9 августа 2022 года, Хао Цзихуа, Кристофер Глейн и другие ученые отмечают, что на возможность существования жизни сильно влияет неустановленное наличие фосфора.
"Мы получаем, что водный раствор фосфата существует преимущественно в виде ортофосфата (например, HPO42–) и общее количество неорганического фосфора может достигать от 10–7 до 10–2 моль / кг H2O, которое в целом увеличивается за счет более низкого значения водородного показателя (pH) и большей концентрации растворенного углекислого газа (CO2), но в том числе зависит от растворенного аммиака и диоксида кремния", — говорится в материале.
При этом показатели гораздо выше, чем 10-10 моль / кг H2O, согласно прежним расчетам, и примерно равны или превышают ~10-6 моль / кг H2O в морской воде на Земле в настоящее время.
Высокая концентрация фосфора в океане объясняется тем, что в океане также много (гидро)карбонатов. Они позволяют фосфатам накапливаться, снижая концентрации поливалентных катионов и образуя карбонатные минералы.
На основе кинетического моделирования растворения фосфатных минералов можно предположить, что фосфор быстро выбрасывается на океаническое дно, благодаря чему формируется хондритовое каменное ядро.
Высокая концентрация фосфора в океане объясняется тем, что в океане также много (гидро)карбонатов. Они позволяют фосфатам накапливаться, снижая концентрации поливалентных катионов и образуя карбонатные минералы.
На основе кинетического моделирования растворения фосфатных минералов можно предположить, что фосфор быстро выбрасывается на океаническое дно, благодаря чему формируется хондритовое каменное ядро.
"Общее количество неорганического фосфора может достигать от 10–7 до 10–2 моль / кг H2O, которое в целом увеличивается за счет более низкого значения водородного показателя (pH) и большей концентрации растворенного углекислого газа (CO2), но в том числе зависит от растворенного аммиака и диоксида кремния. Показатели гораздо выше, чем 10-10 моль / кг H2O, согласно прежним расчетам, и примерно равны или превышают ~10-6 моль / кг H2O в морской воде на Земле в настоящее время", — пишут ученые.
Полученные результаты являются дополнительным доказательством того, что в океане существуют пригодные для жизни условия.
Научный портал phys.org. от 19 сентября 2022 года разместил материал «Researcher helps identify new evidence for habitability in ocean of Saturn’s moon Enceladus» («Исследователь помогает выявить новые доказательства обитаемости океана спутника Сатурна Энцелада»), авторы которого ссылаются на исследования Кристофера Глейна из Юго-Западного исследовательского института (США). Ученый вместе со своей командой обнаружил новые доказательства наличия фосфора на Энцеладе.
Так, журналисты пишут, что космический аппарат «Кассини» выявил подземную жидкую воду Энцелада и проанализировал образцы, когда столбы ледяных зерен и водяного пара вырвались в космос из трещин на ледяной поверхности спутника Сатурна.
Научный портал phys.org. от 19 сентября 2022 года разместил материал «Researcher helps identify new evidence for habitability in ocean of Saturn’s moon Enceladus» («Исследователь помогает выявить новые доказательства обитаемости океана спутника Сатурна Энцелада»), авторы которого ссылаются на исследования Кристофера Глейна из Юго-Западного исследовательского института (США). Ученый вместе со своей командой обнаружил новые доказательства наличия фосфора на Энцеладе.
Так, журналисты пишут, что космический аппарат «Кассини» выявил подземную жидкую воду Энцелада и проанализировал образцы, когда столбы ледяных зерен и водяного пара вырвались в космос из трещин на ледяной поверхности спутника Сатурна.
"Хотя биологически важный элемент фосфор еще предстоит идентифицировать напрямую, наша команда обнаружила доказательства его наличия в океане под ледяной корой Энцелада", — говорится в материале.
Команда доктора Кристофера Глейна выполнила термодинамическое и кинетическое моделирование, имитирующее геохимию фосфора, основанное на данных «Кассини» о системе океан-морское дно на Энцеладе. В ходе своих исследований ученые разработали подробную геохимическую модель того, как минералы морского дна растворяются в океане Энцелада, и предсказали, что фосфатные минералы достаточно растворимы.
"Это означает для астробиологии, так это то, что мы можем быть более уверены, чем раньше, в том, что океан Энцелада пригоден для жизни", — пишут журналисты.
Данную точку зрения поддерживает научно-популярный сайт sciencenews.org. В своем материале от 16 декабря 2022 года журналист Ник Огаса ссылается на планетолога Ясухито Секине, который выступал на осеннем собрании Американского геофизического союза 14 декабря 2022 года. Он, опираясь на данные все того же спутника «Кассини», заявил, что на дне подповерхностного океана Энцелада фосфат может образовываться в результате реакций между морской водой и фосфатсодержащим минералом под названием апатит, прежде чем быть выброшенным через гейзеры в космос. Апатит часто встречается в углеродистых хондритах, примитивном материале для строительства планет.
По словам Секине, многие другие ледяные океанические миры также могут содержать апатит. Аналогичным образом, они тоже могли бы переносить высокие уровни фосфата в своих океанах. Это богатство могло бы стать благом для любых потенциальных инопланетных организмов.
В то же время доцент Университета Лойолы Мэримаунт Эмили Хокинс и группа исследователей в статье журнала Nature от 10 февраля 2023 года приводят другие аргументы в пользу возможности возникновения жизни на Энцеладе. В частности, они говорят о геологической особенности на спутнике Сатурна. Такую модель представили Хокинс и ученые из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, Техасского университета в Остине и Лаборатории реактивного движения НАСА. Она наглядно показывает, как течения могут захватывать и переносить частицы подповерхностного океана.
Исследователи объяснили, что активная геология Энцелада подпитывается приливными силами, поскольку он вращается вокруг Сатурна по эксцентричной траектории, притягиваясь и сжимаясь под действием силы тяжести. Эта вызванная приливом деформация вызывает трение как в ледяной оболочке, так и в глубоком скалистом ядре; при достаточном трении дно океана может нагреваться, вызывая конвекцию.
По словам Секине, многие другие ледяные океанические миры также могут содержать апатит. Аналогичным образом, они тоже могли бы переносить высокие уровни фосфата в своих океанах. Это богатство могло бы стать благом для любых потенциальных инопланетных организмов.
В то же время доцент Университета Лойолы Мэримаунт Эмили Хокинс и группа исследователей в статье журнала Nature от 10 февраля 2023 года приводят другие аргументы в пользу возможности возникновения жизни на Энцеладе. В частности, они говорят о геологической особенности на спутнике Сатурна. Такую модель представили Хокинс и ученые из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, Техасского университета в Остине и Лаборатории реактивного движения НАСА. Она наглядно показывает, как течения могут захватывать и переносить частицы подповерхностного океана.
Исследователи объяснили, что активная геология Энцелада подпитывается приливными силами, поскольку он вращается вокруг Сатурна по эксцентричной траектории, притягиваясь и сжимаясь под действием силы тяжести. Эта вызванная приливом деформация вызывает трение как в ледяной оболочке, так и в глубоком скалистом ядре; при достаточном трении дно океана может нагреваться, вызывая конвекцию.
"Это все равно, что кипятить кастрюлю на плите. Приливное трение добавляет тепла океану и вызывает восходящие потоки теплой воды. Наше исследование показывает, что эти потоки достаточно сильны, чтобы поднимать материалы с морского дна и переносить их в ледяную оболочку, которая отделяет океан от космического вакуума", — сказал планетолог Эшли Шенфельд, ведущий автор статьи и аспирант Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
Как отмечается выше, на Земле гидротермальные источники на дне океана поддерживают богатые глубоководные экосистемы. Именно поэтому доказательства похожей геологической особенности на Энцеладе предоставляют ценность для астробиологов, изучающих возможность жизни за пределами Земли.
Мы также обратились к эксперту, доценту кафедры математики и математического образования Мининского университета, кандидату физико-математических наук Николаю Лапину, члену Ассоциации учителей физики и астрономии.
Он высказал свою точку зрения относительно данного вопроса. По его словам, все, что мы пытаемся искать, основано на уже имеющихся на Земле химических элементах и условиях. Наша планета находится на таком расстоянии от Солнца, что это дает возможность существованию воды в жидком состоянии. Это, так называемая, «зона жизни». Однако Энцелад таким условием уже похвастаться не может. В то же время, благодаря массе Сатурна, на его спутниках может быть жидкая вода, о чем свидетельствуют гейзеры.
Мы также обратились к эксперту, доценту кафедры математики и математического образования Мининского университета, кандидату физико-математических наук Николаю Лапину, члену Ассоциации учителей физики и астрономии.
Он высказал свою точку зрения относительно данного вопроса. По его словам, все, что мы пытаемся искать, основано на уже имеющихся на Земле химических элементах и условиях. Наша планета находится на таком расстоянии от Солнца, что это дает возможность существованию воды в жидком состоянии. Это, так называемая, «зона жизни». Однако Энцелад таким условием уже похвастаться не может. В то же время, благодаря массе Сатурна, на его спутниках может быть жидкая вода, о чем свидетельствуют гейзеры.
"Часть воды улетает в открытое пространство из-за недостаточно сильного притяжения. Эта вода формирует одно из колец Сатурна. Другая часть воды превращается в снег. Свет отражается ото льда, которым покрыт спутник, поэтому Энцелад является самым ярким спутником", — отмечает ученый.
При этом подо льдом есть жидкая вода и она теплая, в ней происходят различные химические реакции и есть набор химических элементов, но нет электрического тока (вспышки), необходимого условия для существования жизни.
"Можно говорить о том, что набор химических элементов соответствует условиям возникновения жизни, но окончательно утверждать это пока нельзя. Однако, опять же, пока мы не знаем другой формы жизни, кроме углеродной, мы и ищем углеродную жизнь", — подчеркивает эксперт.
В то же время на Энцеладе, как таковой, атмосферы нет. Она представляет собой воду (снег), которая опускается. Эксперт также обращает внимание, что там отсутствует тяготение, что является препятствием для возникновения жизни.
Заключение
Таким образом, в статье представлена одна из моделей, теория, гипотеза зарождения жизни на Энцеладе. И хотя полученные данные являются многообещающими, они не являются окончательными: необходимы дополнительные исследования, чтобы определить вероятность существования жизни на Энцеладе. Вероятно, наиболее точным способом это определить будет отправить туда исследовательский спутник. В конечном счете, ответ на этот вопрос будет зависеть от нашего понимания условий Энцелада и от того, пригодны ли они для существования жизни.
АВТОРЫ
© Даниил Буйлов, Майя Салимгараева, Сабина Чумакова, Аделя Ситдикова, Сабина Вагапова, Диа Джао
АВТОРЫ
© Даниил Буйлов, Майя Салимгараева, Сабина Чумакова, Аделя Ситдикова, Сабина Вагапова, Диа Джао
© All Rights Reserved. СТУДФАКТЧЕК.
limakar@bk.ru
limakar@bk.ru