Новое исследование, проведённое под руководством учёных из Оксфордского университета, Юго-Западного научно-исследовательского института и Института планетологии в Тусоне, штат Аризона, впервые предоставило доказательства значительного теплового потока на северном полюсе Энцелада, опровергая предыдущие предположения о том, что потеря тепла ограничивалась его активным южным полюсом.
Основные выводы исследования
* Это открытие подтверждает, что ледяной спутник излучает гораздо больше тепла, чем можно было бы ожидать, если бы он был просто пассивным телом, что усиливает предположение о возможности существования жизни на нём.
* Исследование [опубликовано](https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adx4338) в журнале Science Advances.
Энцелад — высокоактивный мир с глобальным солёным подповерхностным океаном, который считается источником его тепла. Наличие жидкой воды, тепла и необходимых химических веществ (таких как фосфор и сложные углеводороды) означает, что его подповерхностный океан считается одним из лучших мест в нашей Солнечной системе для зарождения жизни вне Земли.
Однако этот подповерхностный океан может поддерживать жизнь только в том случае, если у него стабильная среда, в которой потери энергии компенсируются её поступлением. Этот баланс поддерживается приливным нагревом: гравитация Сатурна растягивает и сжимает спутник по мере его вращения, генерируя тепло внутри. Если Энцелад не будет получать достаточно энергии, его поверхностная активность замедлится или прекратится, а океан может в конечном итоге замёрзнуть. Слишком много энергии, с другой стороны, может привести к увеличению активности океана, что изменит его среду.
«Энцелад является ключевой целью в поисках жизни за пределами Земли, и понимание долгосрочной доступности его энергии имеет ключевое значение для определения возможности существования на нём жизни», — сказала доктор Джорджина Майлз (Юго-Западный научно-исследовательский институт и приглашённый учёный в Департаменте физики Оксфордского университета), ведущий автор статьи.
До сих пор прямые измерения потерь тепла с Энцелада проводились только на южном полюсе, где из глубоких трещин на поверхности извергаются драматические шлейфы водяного льда и пара. В отличие от этого, северный полюс считался геологически неактивным.
Используя данные космического аппарата NASA «Кассини», исследователи сравнили наблюдения за полярным регионом на севере в глубокую зиму (2005) и летом (2015). Эти данные использовались для измерения количества энергии, которую Энцелад теряет из своего «тёплого» (0 °C, 32 °F) подповерхностного океана, когда тепло проходит через ледяную оболочку к холодной поверхности спутника (–223 °C, –370 °F) и затем излучается в космос.
Моделируя ожидаемые температуры поверхности во время полярной ночи и сравнивая их с инфракрасными наблюдениями с помощью композиционного инфракрасного спектрометра «Кассини» (CIRS), команда обнаружила, что поверхность на северном полюсе была примерно на 7 К теплее, чем предполагалось. Это несоответствие можно было объяснить только утечкой тепла из океана внизу.
Измеренный тепловой поток (46 ± 4 милливатт на квадратный метр) может показаться небольшим, но это примерно две трети потерь тепла (на единицу площади) через континентальную кору Земли. По всему Энцеладу эти потери тепла составляют около 35 гигаватт: примерно эквивалентно мощности более 66 миллионов солнечных панелей (мощность 530 Вт) или 10 500 ветряных турбин (мощность 3,4 МВт).
В сочетании с ранее оценёнными тепловыми потерями, исходящими от активного южного полюса Энцелада, общие тепловые потери спутника достигают 54 гигаватт, что близко соответствует прогнозируемому притоку тепла от приливных сил. Этот баланс между производством и потерей тепла убедительно свидетельствует о том, что океан Энцелада может оставаться жидким в течение геологических временных масштабов, предлагая стабильную среду, в которой потенциально может зародиться жизнь.
«Понимание того, сколько тепла теряет Энцелад на глобальном уровне, имеет решающее значение для понимания возможности существования на нём жизни», — сказала доктор Карли Хоуетт (Департамент физики Оксфордского университета и Институт планетологии в Тусоне, штат Аризона), ответственный автор статьи. «Очень интересно, что этот новый результат подтверждает долгосрочную устойчивость Энцелада, что является решающим компонентом для развития жизни».
По словам исследователей, следующим ключевым шагом будет определение того, существовал ли океан Энцелада достаточно долго для развития жизни. На данный момент его возраст всё ещё неизвестен.
Исследование также показало, что тепловые данные можно использовать для независимой оценки толщины ледяной оболочки, что является важным показателем для будущих миссий, планирующих исследование океана Энцелада, например, с помощью роботизированных планетоходов или подводных аппаратов. Результаты показывают, что толщина льда составляет 20–23 км на северном полюсе при среднем значении 25–28 км по всему спутнику — немного глубже, чем предыдущие оценки, полученные с помощью других методов дистанционного зондирования и моделирования.
«Выявление тонких изменений температуры поверхности, вызванных проводимым тепловым потоком Энцелада, на фоне его ежедневных и сезонных температурных изменений было сложной задачей, и это стало возможным только благодаря продлённым миссиям „Кассини“», — добавила доктор Майлз. «Наше исследование подчёркивает необходимость долгосрочных миссий к океаническим мирам, которые могут быть пригодны для жизни, и тот факт, что данные могут не раскрыть все свои секреты в течение десятилетий после их получения».
Предоставлено Оксфордским университетом.