До сих пор считали, что нехватка фосфора может серьёзно затруднять возникновение жизни в океанах других планет нашей солнечной системы.
Из шести элементов — углерода, водорода, азота, кислорода, фосфора и серы, необходимых для жизни, как мы ее знаем, реже всего в космосе встречается именно фосфор.
Многие годы было затруднительно постичь это. Несколько десятилетий продолжается исследование метеоритов, лунных и марсианских пород, а также состава гейзеров с ледяных спутников планет-гигантов Солнечной системы. После этого ученые сравнивают результаты анализа с земными образцами, пытаясь выяснить, подходят ли внеземные условия для возникновения и поддержания жизни.
Проблема фосфора заключается в его склонности образовывать соединения с кальцием, которые оседают на дно воды. В глубоких океанах полноценная конвекция может отсутствовать. В этом случае выпавшие осадки могут навсегда остаться на дне, не вернувшись в основную массу толщи. Например, подледный океан Энцеледа обладает большой глубиной. 30-40 километровЭто же намного глубже земного. А всё ли фосфор там обязательно связано в осадках?
На Земле существуют содовые озера, вода которых богата фосфорными соединениями. Если подледные океаны спутников Сатурна и Юпитера имеют подобный состав, то в них может быть много этого ценного элемента, открывая серьёзные перспективы для жизни.
Открытый более двух веков назад, Энцелад привлек серьёзное внимание учёных лишь двадцать лет назад, когда межпланетная станция «Кассини» зафиксировала над спутником Сатурна шлейфы ледяных частиц, вырывающихся из-под его поверхности. Это свидетельствовало о том, что Энцелад активен и под ледяной скорлупой скрывается океан.
Вылетающие из Энцелада частицы льда существенно формируют предпоследнее кольцо Сатурна — E-кольцо. Анализ состава его частиц даёт более точную статистику по составу подлёдного океана, чем исследование редких «свежих» выбросов гейзеров Энцеледа.
В поисках фосфора и его соединений авторы нового исследования. проанализировалиДанные «Кассини» по нескольким сотням частиц, пойманных в E-кольце с высокими концентрациями солей, показали образцы со значительной концентрацией фосфатов — солей фосфорной кислоты. Всего девять штук.
Неравномерное расположение солей по кристаллочам льда говорит о том, что и в океане Энцелада распределение солей может быть неравномерным. Авторы считают, что распределение соединений в выбросах может зависеть от самого процесса формирования гейзеров. Ученые полагают, что извергнутые частицы представляют собой репрезентативный образец состава океана у его поверхности под льдом.
Чтобы выяснить, каким образом фосфорные соединения могут сохраняться в воде гипотетических океанов Энцелада, учёные провели лабораторные испытания с углеродистым хондритом — материалом, подобным тому, что образует сердцевину спутника.
Эксперименты и теоретические расчёты показали сходство океанов спутника с солеными озерами Земли: высокая концентрация карбонатных минералов приводит к понижению количества растворённого кальция, что увеличивает концентрацию в воде растворённых соединений фосфора. Кальций в таких условиях не может «утянуть» весь фосфор в нерастворимый осадок. В результате концентрация фосфора в океанах Энцелада минимум в 100 раз выше, чем в океанах Земли. Из места, которое считалось бедно фосфором, местные водоемы неожиданно превратились в гипернасыщенные им элементом.
Отсутствие фосфора долгое время было главным препятствием для принятия гипотезы о существовании жизни на Энцеладе и других подобных объектах Солнечной системы. Фосфор в воде не обнаруживался нигде, кроме Земли, где его к поверхности подбрасывает тектоника плит, которой нет у ледяных спутников.
Фосфор не является гарантией существования жизни. Слишком большое его содержание может свидетельствовать о ее отсутствии, как в некоторых солёных озерах Земли.
Вопрос о причинах изобилия химической энергии и питательных веществ на Энцеладе в случае наличия там жизни задает один из авторов новой работы Ясухито Секине. (Yasuhito Sekine), астробиолог из Токийского технологического института.