Анализ архивных данных, полученных зондом NASA «Кассини», позволил исследовательской группе под руководством Нозайра Хаваджи из Института космических систем Университета Штутгарта выявить новые признаки сложных органических молекул в ледяных частицах, выбрасываемых гейзерами на южном полюсе Энцелада, спутника Сатурна. Вероятно, эти сложные молекулы, к которым относятся алифатические соединения, (гетеро)циклические соединения, сложные эфиры/алкены, простые эфиры с этильными группами и другие соединения, содержащие азот и кислород, не могли возникнуть исключительно в результате воздействия космического излучения на уже существующие вещества: они должны были образоваться в подповерхностном океане Энцелада.
Использованная методика, благодаря которой стало возможным это открытие, базируется на данных, полученных в 2008 году, когда аппарат «Кассини» проходил сквозь струи Энцелада, фиксируя свежие ледяные частицы, выброшенные совсем недавно. Высокая скорость столкновения с инструментом Cosmic Dust Analyzer (CDA) – приблизительно 18 км/с – позволила избежать разрушения частиц и сохранить сигнал органических соединений, не скрытый за большим количеством воды, что и являлось проблемой, ограничивавшей анализ в ходе предыдущих пролетов. Полученные данные не только подтверждают наличие молекул, ранее обнаруженных в кольце E Сатурна и связанных с Энцеладом, но и позволяют выявить новые, более сложные молекулы. Авторы предполагают, что эти химические соединения могли развиваться в направлении молекул, обладающих биологическим значением, что увеличивает вероятность признания океана Энцелада потенциально обитаемой средой с точки зрения астробиологии.
Новое исследование данных, полученных в ходе миссии «Кассини», указывает на более сложный уровень подповерхностной органической химии, чем предполагалось. Обнаружение алифатических, циклических соединений и соединений с простыми эфирными группами, а также вероятное наличие азота и кислорода, говорит о том, что в океане Энцелада происходят сложные химические реакции, включающие множество этапов синтеза. Если бы энергетические условия были подходящими, реагенты – доступными, а среда – стабильной, то эти реакции потенциально могли бы привести к формированию предшественников биологических молекул, например, аминокислот или липидов.
Обнаружение данных молекул в недавно выброшенных частицах имеет решающее значение: это свидетельствует о том, что они не возникли в результате внешних воздействий во время космического путешествия, а являются продуктом внутренних процессов. Исследователи полагают, что органические молекулы, найденные в более старых частицах (в кольце E Сатурна), не были просто разрушены под действием радиации, а формировались непосредственно в океане. Это указывает на то, что окружающая среда Энцелада может обладать сложной органической химией, способной поддерживать пребиотические или биотические процессы.
Заслуживает внимания тот факт, что многие из обнаруженных молекул схожи с теми, что на Земле участвуют в процессах, формирующих соединения, важные для жизни. Это не доказывает наличие жизни на Энцеладе, однако указывает на возможные пути ее зарождения. Исследователи планируют продолжить анализ полученных данных для выявления дополнительных, ранее незамеченных сигналов и углубления знаний о химических особенностях этого небесного тела.
Данные, полученные аппаратом «Кассини», также имеют значение для разработки будущих миссий к Энцеладу со стороны ЕКА и других космических агентств. Обнаружение сложных органических молекул подчеркивает необходимость доставки приборов, предназначенных для детального анализа химического состава, например, высокоточных масс-спектрометров и детекторов пыли. Орбитальная миссия с последующей посадкой на поверхность, в особенности вблизи южного полюса, где формируются выбросы вещества, могла бы обеспечить сбор новых образцов и измерение органического состава непосредственно на месте с использованием современных, более совершенных приборов по сравнению с CDA. Даже в случае отсутствия признаков жизни, выявление молекул, отличных от земных, или их отсутствие, также имело бы большое значение, поскольку позволило бы лучше понять распространенность или уникальность химических процессов, связанных с жизнью, в пределах Солнечной системы.
Результаты исследования были обнародованы в журнале Nature Astronomy.