Что может рассказать уровень pH подповерхностного океана на Энцеладе о возможности существования там жизни? Это то, что надеется выяснить недавнее исследование, принятое к публикации в журнале Icarus. Команда учёных изучала потенциальный уровень pH подповерхностного океана Энцелада на основе текущих оценок.
Исследование, доступное сейчас на сервере препринтов arXiv, может помочь учёным лучше понять состав подповерхностного океана Энцелада и его значение для поиска жизни в привычном нам понимании.
Для исследования учёные использовали компьютерные модели, чтобы оценить уровни pH подповерхностного жидкого водного океана на основе данных об уровнях фосфатов в ледяных зёрнах, которые были выброшены из шлейфов Энцелада в районе южного полюса спутника. Эти данные были получены, когда космический аппарат NASA «Кассини» пролетел через шлейфы во время своей исторической миссии после того, как обнаружил их существование.
В итоге модели учёных показали, что pH океана Энцелада составляет от 10,1 до 11,6, что, как они отмечают, выше, чем давние оценки примерно от 8 до 9. Учёные предположили, что если бы предполагаемый pH в шлейфах был таким же, как pH в океане, то какие процессы могли бы быть ответственны за его изменение. Основываясь на земных процессах, учёные предположили, что дегазация углекислого газа в океане Энцелада может повысить pH, когда он выбрасывается через шлейфы.
Учёные пришли к выводу, что дегазация углекислого газа слишком мала, чтобы вызвать значительное повышение pH, и в итоге оценили pH океана примерно в 10,6. Для сравнения: pH 7 считается нейтральным, полностью кислотный — 0, а полностью щелочной — 14. Средний pH воды на Земле находится в диапазоне от 6 до 8,5, пресной воды — от 6,5 до 8, дождевой воды — примерно 5,6, а морской — примерно 8,2.
В исследовании отмечается: «Наше новое понимание pH океана Энцелада и того, как изменчивые сигнатуры переносятся между океаном и шлейфами, имеет важные последствия. Щелочная вода океана свидетельствует о сильной степени взаимодействия между химически основными породами и океаном Энцелада».
Энцелад, открытый в 1789 году Уильямом Гершелем, является шестым по величине спутником Сатурна и восемнадцатым по величине в Солнечной системе. Для сравнения: диаметр Луны Земли составляет примерно четверть диаметра Земли, а диаметр Энцелада — примерно одну седьмую диаметра Луны Земли. Хотя Энцелад был ненадолго исследован во время пролётов космических аппаратов NASA «Вояджер-1» и «Вояджер-2» в 1980 и 1981 годах соответственно, только после прибытия космического аппарата «Кассини» в систему Сатурна и начала проведения нескольких пролётов Энцелада в 2005 году началось более детальное изучение спутника.
Во время этих пролётов «Кассини» обнаружил шлейфы, исходящие из регионов южного полюса Энцелада, называемые «тигровыми полосками». Они были названы так из-за больших трещин, похожих на шрамы, где выбрасывались шлейфы. В итоге было обнаружено более 100 гейзеров. «Кассини» даже пролетел через шлейфы, чтобы определить их состав, обнаружив водяной пар, молекулярный водород, органические углеводороды и такие молекулы, как метан, этан, кислород и азот. Фосфаты, которые были изучены в рамках этого исследования, впервые обсуждались в исследовании 2023 года, опубликованном в Nature на основе данных, собранных с помощью прибора космического аппарата «Кассини» для анализа космической пыли.
«Кассини» официально прекратил свою работу в 2017 году, когда его намеренно сожгли в атмосфере Сатурна, чтобы избежать загрязнения спутников, таких как Энцелад, земными микробами. Однако учёные продолжают изучать большие объёмы данных, полученных этим передовым космическим аппаратом, чтобы лучше понять этот интригующий мир с океаном.
Хотя будущие миссии на Энцелад ещё не утверждены, концепция миссии Enceladus Orbilander набирает обороты в научном сообществе. Она обещает дать нам более подробную информацию об Энцеладе, чем это было возможно для «Кассини». Это будет включать в себя проведение углублённого анализа шлейфов Энцелада и посадку зонда на поверхность спутника с целью определения пригодности Энцелада для жизни и наличия жизни в привычном нам понимании.