Используя передовой статистический анализ и обширную базу данных масс-спектров, исследователи провели повторный анализ данных, полученных зондом «Кассини» у Энцелада, спутника Сатурна. В подповерхностных выбросах были обнаружены признаки органических молекул, которые ранее не были подтверждены.
В 2005 году зонд «Кассини» впервые получил детальные снимки южного полюса Энцелада, спутника Сатурна. Сразу после этого ученые обратили внимание на обширное облако водяного пара, расположенное над разломами ледяной поверхности. Во время сближения в 2008 году зонд провел сбор образцов этого облака.
Анализ выбросов, поступающих из-под ледников, выявил, что они преимущественно состоят из водяного газа и ледяных частиц. Позднее, на основе исследования образцов, полученных в 2011 и 2012 годах, было подтверждено присутствие углекислого газа, метана, аммиака и молекулярного водорода.
Определить менее концентрированные компоненты выбросов представляет собой сложную задачу. Огромное число соединений, встречающихся в различных комбинациях, может привести к появлению ложных результатов. Кроме того, подобные результаты могут быть вызваны продуктами распада более крупных молекул.
Биофизик Джона Петер из Гарвардского университета (США) вместе с соавторами применил статистические методы для решения этой задачи. В качестве основы для анализа была создана обширная база спектральных данных. Исследование опиралось на последние разработки, касающиеся возможностей INMS (инструмента «Кассини»), а также на результаты лабораторных экспериментов, имитирующих условия, существующие на ледяных спутниках.
Анализ позволил проверить огромное количество – десятки миллиардов – потенциальных моделей выбросов Энцелада. Каждая модель содержала до 15 различных соединений. Сравнение этих моделей с фактическими данными помогло исследователям более эффективно отфильтровать помехи. Работа опубликована в журнале Nature Astronomy.
Было установлено, что в составе выбросов Энцелада присутствуют следы синильной кислоты, ацетилена, угарного газа, этана, спиртов (предположительно метанола), молекулярного кислорода, аргона и фрагментов, которые могли возникнуть в результате разрушения C2H6N2 или C3H6O. Полученные концентрации соответствуют теоретически возможным значениям для этих соединений в выбросах спутника.
Удалось убедительно продемонстрировать наличие азота в виде синильной кислоты. Использование полного моделирования позволило исключить альтернативные объяснения возникновения связанных с ней параметров в полученных данных. При этом, выявленное ее количество соответствует концентрации соединения в «хвостах» комет.
Ученые получили подтверждение наличия молекулярного кислорода. Кроме того, были обнаружены спирты, а также, хотя и менее убедительные, но все же доказательства присутствия сероводорода и фосфина. По словам авторов, роль серы и фосфора значительна для астробиологических моделей, поскольку эти элементы ассоциируются с потенциальной внеземной жизнью, поэтому эти следы требуют дополнительного подтверждения посредством наблюдений и экспериментов.
Анализ химического состава выбросов Энцелада продемонстрировал наличие подледного океана, который может обладать потенциалом для поддержания жизни. Существуют основания полагать, что на его дне происходят гидротермальные процессы, способные поддерживать микробные колонии.