Как образовались органические соединения в гейзерах спутника Энцелада, выяснили ученые

Новости МирТесен

Имитируя условия, которые, как полагают, существуют в недрах Энцелада — ледяного спутника Сатурна, ученые установили, что горячая вода, находящаяся под слоем льда, могла подвергать аминокислоты и другие органические соединения, важные для возникновения жизни, воздействию высоких температур. Вероятно, аналогичные процессы происходили и на других ледяных лунах, что позволяет считать их наиболее вероятными местами обитания за пределами нашей планеты.

Энцелад – один из наиболее таинственных спутников Сатурна. Этот мир, диаметром приблизительно 500 километров, известен своими гейзерами, выбрасывающими в космическое пространство потоки воды, льда и органических соединений. Эти масштабные фонтаны, извергающиеся из трещин в южной полярной области, были впервые зарегистрированы в 2005 году при помощи аппарата «Кассини». Изучив их состав, исследователи сделали вывод о том, что под ледяной поверхностью луны может находиться обширный океан жидкой воды, имеющий каменистое дно.

Наличие водорода, аммиака, метана, углекислого газа и сложных органических соединений указывает на интенсивные химические реакции, происходящие в гидротермальных источниках на дне океанов. Эти условия признаются весьма подходящими для зарождения жизни: сочетание тепла, наличия жидкой воды и обилие химических элементов формируют естественную среду для образования органических веществ.

Для проверки данной теории международная группа исследователей во главе с Максвеллом Л. Крэддоком и Ясухито Сэкинэ из Токийского технологического института (Япония) осуществила ряд экспериментов, воспроизводящих условия, существующие в подповерхностном океане Энцелада. В ходе работы использовались растворы, состав которых соответствовал «химическому профилю» выбросов, зафиксированных аппаратом «Кассини».

Для имитации условий, существующих на Энцеладе, смесь, содержащая воду, аммиак, метан, диоксид углерода, циановодород, формальдегид, гликолевый альдегид, фосфаты и бензол, поместили в герметичные золотые капсулы. Затем эти капсулы нагревали до 150 градусов Цельсия и подвергали давлению до 20 мегапаскалей, что эквивалентно условиям, наблюдаемым на глубинах до 150 километров под ледяной поверхностью Энцелада. После этого, чтобы воспроизвести естественные циклы нагревания и замораживания в ледяной коре спутника, растворы охлаждали и даже доводили до температуры минус 40 градусов Цельсия.

Анализ продемонстрировал, что именно в подобных условиях возникало большое количество органических веществ, в том числе аланин, глицин, серин и другие аминокислоты. Важно отметить, что глицин, элементарная аминокислота, являющаяся одним из основных компонентов белков, образовывался без участия высоких температур, даже при продолжительном замораживании.

Сопоставление полученных образцов с данными, полученными с помощью спектрометра Cosmic Dust Analyzer, установленного на аппарате «Кассини», показало, что синтезированные соединения имеют схожие характеристики с веществами, найденными в струях Энцелада. Однако, поскольку аминокислоты, которые активно формировались в ходе экспериментов, не были идентифицированы в богатых органическими соединениями выбросах Энцелада, Сэкинэ и Крэддок высказали предположение, что они либо замаскированы внутри соленых частиц, либо присутствуют в крайне малых количествах.

Воссоздать в лабораторных условиях крупные органические макромолекулы, включающие ароматические кольца и протяженные углеводородные цепи, пока не удалось. По всей видимости, они сохранились со времен формирования Луны или возникли в более жестких условиях, например, при температурах, превышающих 150 градусов Цельсия, в присутствии каталитических (природных) минералов на дне океана.

Результаты научной работы, опубликованной в журнале Icarus, согласно предположениям, химическая эволюция Энцелада имела сходство с процессами, происходившими на ранней Земле: от несложных неорганических соединений к аминокислотам и более сложным органическим молекулам. В случае подтверждения этих выводов, аналогичные преобразования могут наблюдаться и на других спутниках газовых гигантов, в частности, на Европе и Титане.