Вода в кольцах и спутниках Сатурна напоминает земную
Внизу слева – инфракрасный обзор Сатурна от VIMS Кассини. Синий – инфракрасный свет, где водяной лед отражается относительной ярко. Красный – более длинное тепловое излучение, показывающее теплоту из глубины планеты. Зеленый – инфракрасные волны, в которых свет излучает сияние. Вверху показана луна Фиби в видимом свете. Она темная, как древесный уголь (масштаб с Сатурном не соблюдается)
Создавая новый метод измерения изотопных соотношений воды и углекислого газа удаленно, ученые неожиданно выяснили, что вода в кольцах и спутниках Сатурна напоминает воду на Земле. Исключением стала только луна Фиби, где вода кажется самой необычной среди всех изученных объектов Солнечной системы.
Новые результаты говорят о том, что нам придется изменить модели формирования Солнечной системы, так как полученные сведения противоречат существующим моделям. Изотопы – разные формы элементов с различным числом нейтронов. Добавление нейтрона добавляет массу к элементу и способно изменить процессы формирования планеты, кометы или спутника.
Вода состоит из двух атомов водорода (H) и одного кислорода (H2O). Добавление нейтрона в одного атома водорода (дейтерий — D), увеличивает массу молекулы воды (HDO) где-то на 5%. Это приводит к изотопическим различиям в образовании небесного тела и меняет процесс испарения воды после создания. Отношение дейтерия к водороду (D/H) – отпечаток условий формирования, включая температуру и эволюцию. Испаряющаяся вода обогащает дейтерий на оставшейся поверхности.
Модели создания Солнечной системы показывают, что D/H должен быть намного выше в более прохладной внешней системе, чем в горячей внутренней, где проживает Земля. Дейтерий распространен в холодных молекулярных облаках. Некоторые прогнозы показывают, что показатель D/H должен быть в 10 раз выше для системы Сатурна, чем Земли. Однако новые данные сообщают, что это не касается колец Сатурна и спутников, кроме Фиби.
Интересно, что отношение D/H для Фиби – самое высокое из измеренных в Солнечной системе, что намекает на формирование в холодной внешней системе далеко за пределами Сатурна. Ученые также измерили соотношение углерода-13 к углероду-12 на спутниках Япет и Фиби. У первого значения похожи на земные, но у Фиби почти в 5 раз выше в изотопе углерода. Наличие углекислого газа подтверждает формирование Фиби в морозной части системы. Точную дистанцию указать нельзя, потому что нет измерений соотношения для Плутона или объектов пояса Койпера.
Для исследования использовали данные космического аппарата НАСА Кассини и его визуального и инфракрасного спектрометра VIMS. Новый метод измерения изотопных соотношений на твердых веществах (водный лед или углекислый газ) на больших расстояниях позволит провести подобные замеры для всех объектов Солнечной системы, что улучшит модели формирования.
Важно и то, что вода Сатурна способна напоминать земную, а значит источник аналогичный для внутренней и внешней систем. Возможно, следующие измерения получится провести с помощью миссии НАСА Clipper.
Источник
Вода на спутнике Сатурна
Он был запущен 15 октября 1997 года. Общие затраты на миссию превышают 3,26 млрд долларов.
Станция Кассини, достигшая 1 июля 2004 года системы Сатурна, зарегистрировала фонтаны воды высотой во многие сотни километров, бьющие из четырех трещин, расположенных в районе южного полюса одного из спутников планеты Энцелада. В результате этого формируется «след», обращающийся уже вокруг самого Сатурна в виде самого широкого кольца. Энцелад преимущественно состоит из водяного льда и имеет самую чистую в Солнечной системе ледяную поверхность, поэтому внешне он выглядит почти белым. Поверхность отражает свыше 90 процентов падающего на нее солнечного света, что делает Энцелад чемпионом Солнечной системы по отражательной способности (альбедо).
Также исследования показали, что он является вулканически активным, как и еще два небесных тела Солнечной системы, помимо Земли, — спутник Юпитера Ио, а также спутник Нептуна Тритон. Данные, полученные в 2008 году в ходе пролетов зонда Гюйгенс — обнаруженные следы аммиака и многочисленных органических соединений в струях, испускаемых в космическое пространство, — указывают на то, что под толщей льда на поверхности небесного тела практически наверняка находится «резервуар» с водой в жидком состоянии, необходимой для зарождения жизни.
Аммиак и органические компоненты могут выступать в роли антифризов — соединений, понижающих температуру замерзания воды до -100 градусов по Цельсию. Уильям Льюис, исследователь из Юго-западного исследовательского института в США, и его коллеги опубликовали данные о составе самих ледяных струй, полученные в ходе последнего облета спутника космическим зондом Кассини (ноябрь 2009 года) с помощью масс-спектрометра, установленного на борту аппарата.
Ученые нашли следы большого количества органических соединений, в том числе и довольно сложных, таких как бензол, а также тяжелый изотоп водорода — дейтерий и небольшое количество аммиака, концентрация которого по массе, как выяснилась, составляет 0,8 процентов. Соотношение концентраций других компонентов, таких как метан, углекислый газ, аргон и другие, указывает на то, что источником вещества в струях является как испаряющаяся ледяная корка и замороженные в ней компоненты, так и вероятный подледный резервуар воды в жидком виде.
По сообщению пресс-службы американского космического агентства, зондом станции Кассини в атмосфере Энцелада также были обнаружены отрицательно заряженные ионы воды . «До настоящего времени мы располагали фактами, говорящими о том, что на Энцеладе имеется вода. Результаты последних исследований в очередной раз это доказали», — сказал специалист НАСА Эндрю Котс.
Несмотря на относительную давность получения данных от космического аппарата, окончательный анализ был завершен лишь несколько дней назад. Следует отметить, что отрицательно заряженные ионы воды, обнаруженные на спутнике Сатурна, можно найти на Земле в таких местах, как водопады, океанские волны и так далее. Это означает, что Энцелад обладает основными компонентами для жизни. Более того, ученые предполагают, что в атмосфере планеты протекают процессы, которые способны обеспечить под толщей ледяного панциря подходящую для жизни окружающую среду. Отрицательные ионы воды до этого времени были обнаружены лишь в считанных местах Солнечной системы, таких, как Земля, Титан и несколько комет.
Первоначально миссия Кассини-Гюйгенс была запланирована до 2008 года, однако затем была продлена до лета 2010-го. А третьего февраля, в свете сделанных недавно открытий, было объявлено о продолжении программы до 2017 года. Дальнейшая миссия включает в себя 155 дополнительных витков вокруг Сатурна, 54 сближения с Титаном и 11 — с Энцеладом.
Источник
Что прячет Энцелад в темных водах своего океана?
Энцелад — один из 82 известных нам спутников Сатурна. Около 10 лет назад учёные NASA назвали Энцелад наиболее пригодным для жизни местом во всей Солнечной системе. Оказалось, что глубоко под поверхностью этого спутника, под его ледяной коркой, могут скрываться океанические течения, аналогичные земным.
Согласно новому анализу слоя льда, покрывающего глобальный водяной океан спутника Сатурна, можно сделать вывод, что там есть течения, очень похожие на земные. Если это действительно так, значит, океан Энцелада неоднороден.
Гейзеры на Энцеладе. Снимок сделан зондом «Кассини». (НАСА / Лаборатория реактивного движения / Институт космических наук (Space Science Institute)
Энцелад не так просто раскрывает свои секреты!
Впервые удалось получше его рассмотреть только в 1981 году, когда «Вояджер-2» пролетел мимо него, направляясь к более дальним планетам Солнечной системы. На изображениях, сделанных зондом, люди увидели небольшой шар льда. Он имеет почти белую поверхность с высокой отражающей способностью. Средний диаметр Энцелада составляет всего 500 километров. Спутник покрыт кратерами и изрезан длинными трещинами и горными хребтами, что свидетельствует о его геологической активности.
Затем, в 2010 году, нас ждал сюрприз: зонд Сатурна под названием «Кассини» обнаружил на спутнике гейзеры. Они выбрасывали водяной пар из трещин ледяной оболочки Энцелада. Это дало основания полагать, что спутник не был полностью покрыт льдом, а скрывал под поверхностью жидкий соленый океан.
Сочетание воды в жидком состоянии и трещин во льду помогло ученым понять, как устроен Энцелад. Энцелад обращается вокруг Сатурна за 32,9 часа, имея слегка вытянутую, овальную по форме орбиту. Таким образом, он то удаляется от планеты, то приближается к ней, и, соответственно, гравитационное воздействие Сатурна время от времени усиливается и ослабевает. Это напряжение и вызывает нагрев недр спутника, обеспечивая его геотермальную активность, а также создает трещины на поверхности льда или расширяет их (во время максимального удаления Энцелада от Сатурна).
Благодаря внутреннему теплу, океан остается жидким, и он может фонтанировать через трещины, после чего вода попадает на поверхность и снова замерзает. Внутреннее тепло будет порождать и вертикальные конвекционные потоки, аналогичные земным. Более теплая вода выталкивается наверх, где она остывает, и затем снова циркулирует вниз.
Однако, поскольку Энцелад все-таки значительно отличается от Земли, пока неясно, могут ли его океаны быть похожи с земными и по другим характеристикам. Например, глубина океанов Земли в среднем составляет 3,7 км, а глубина океанов Энцелада — не менее 30 километров. И при этом они еще покрыты 20-километровым слоем льда.
Хотя мы не можем увидеть, что скрывает океан, но лед оставляет нам некоторые зацепки. Мы знаем, что лед на полюсах значительно тоньше, чем на экваторе, и еще тоньше на южном полюсе, где как раз извергаются гейзеры. По мнению группы исследователей во главе с геофизиком Аной Лобо из Калифорнийского технологического института, в океане Энцелада происходит нечто более сложное, чем просто вертикальная конвекция.
Тонкий лед, вероятно, связан с более сильным таянием (спасибо, кэп!), а более толстый лед — с более сильным замерзанием.
Значит, там, где лед толще, океан более соленый, поскольку замерзает только вода, а большая часть солей возвращается обратно в воду. Это делает воду подо льдом более плотной, поэтому она опускается на дно океана.
В регионах таяния происходит обратное. Вода свежее, она менее плотная, поэтому остается наверху. На Земле это приводит к возникновению термохалинной циркуляции (ее часто называют океаническим конвейером). Вода замерзает на полюсах, а более плотная и соленая вода опускается на дно и течет по направлению к экватору, в то время как более теплые воды с экватора направляются к полюсам, где они замерзают, что приводит к опусканию более плотной холодной соленой воды и так далее.
Команда разработала компьютерную модель Энцелада, основанную на нашем понимании и представлении подобных течений. Было обнаружено, что такая циркуляция может образовывать толщину льда, которую мы как раз наблюдаем на спутнике.
До сих пор неясно, есть ли на Энцеладе жизнь. Он очень далек от Солнца, но из-за внутреннего геотермального нагрева может иметь хемосинтетические пищевые сети, аналогичные тем, которые встречаются вокруг гидротермальных источников в глубинных зонах океанов Земли. Если в океанах Энцелада прячется жизнь, открытия команды помогут нам ее найти.
Мы знаем, что воды Энцелада соленые: вода, взятая «Кассини» из гейзеров, доказала это. Если команда исследователей не ошиблась, уровень соли в этих гейзерах, на самом деле, может быть ниже, поскольку они выбрасываются из области таяния. Получается, что вода на экваторе может быть более соленой.
Мы также знаем, что океанические течения на Земле играют особую роль в распределении питательных веществ. Знания об уровне солёности воды и распределении питательных веществ поможет нам выделить те районы Энцелада, которые будут наиболее пригодны для жизни (в том виде, в каком мы ее понимаем сейчас).
На момент написания статьи нет информации о специальных миссиях на Энцелад. Однако миссии Dragonfly на спутник Сатурна Титан, Europa Clipper на спутник Юпитера Европу для изучения ее ледяной, (возможно) извергающей фонтаны воды и пара поверхности, а также миссия JUpiter ICy Moon Explorer (JUICE) могут пролить свет на циркуляцию океана в этих странных ледяных мирах.
Исследование команды опубликовано в журнале Nature Geoscience.
Источник
Океан на Энцеладе: спутник Сатурна – лучшее место для поиска внеземной жизни
Энцелад — небольшой спутник Сатурна заполнен жидкой водой под его ледяной корой, объявили ученые.
Они утверждают, что это самое вероятное место в Солнечной системе, где можно найти внеземную жизнь.
Измерения, сделанные космическим аппаратом Кассини, указывают на наличие глубокого 10-километрового океана воды под ледяной поверхностью Энцелада на южном полюсе этого спутника.
Ученые из Калифорнийского технологического института в Пасадене утверждают, что объем воды настолько большой, что он может простираться к экватору в каждом направлении, а может и на север.
Спутник Сатурна Энцелад
Энцелад, размер которого составляет 504 км в диаметре, где температура поверхности достигает -201 градуса по Цельсию, необычно активен.
Присутствие океана соленой воды в миллиардах километров от Земли может указывать на наличие инопланетной микробной жизни. Но вода не единственный фактор, который делает Энцелад многообещающей средой обитания. Вода соприкасается с каменным ядром спутника, так что элементы, необходимые для жизни, такие как фосфор, сера и калий будет вымывать в океан.
Исследователи начали подозревать, что на Энцеладе скрывается подземный океан в 2005 году, когда аппарат Кассини сфотографировал струи водяного пара, выходившие из трещин южного полюса спутника.
Источник воды оставался загадкой, и единственным предположением был океан жидкой воды.
Новые измерения гравитации были получены с помощью аппарата Кассини, который последние 10 лет фотографировал и делал измерения Сатурна и его спутников.
Внеземная жизнь
Энцелад не единственный спутник в Солнечной системе, где есть подземный океан. Более крупный спутник Юпитера – Европа также содержит обширный океан под своей поверхностью.
Однако Энцелад привлекает внимание ученых, так как струи пара, выходящие из южного полюса, содержат органические молекулы. Это, наряду с основными элементами, источником тепла и жидкой воды делает Энцелад первым кандидатом в поисках инопланетных организмов.
В южном полушарии Энцелада можно заметить «тигровые полосы» – разломы, через которые выходит вода. Температура «тигровых полос» теплее, чем в остальной части (-93 градуса по Цельсию), и там были найдены органические соединения.
«Технически возможно отправить зонд, который мог бы пробурить дыру и проверить воду, чтобы дать ответ, одни мы во Вселенной, или там живет еще что-то», — утверждает математик Николай Бриллиантов из Лестерского университета.
За сотни миллионов километров,
Где солнце — будто лампочка в 5 ватт,
И всюду рыщут хищницы-кометы,
Есть спутник у Сатурна, Энцелад.
И под громадной толщей криогенной,
Под космо-антарктидой ледяной,
Есть океан, с живительной и ценной,
Солёной, тёплой, ласковой водой.
Какие сказки эта глубь скрывает?
Какие формы жизни там цветут?
Учёные мужи, себе кивая,
Роняют стопки версий там и тут.
Что, если там разумный супер-город,
Все наши обогнавший лет на сто?
Но батискафа ждать ещё не скоро,
Проекты, пошуршав, ложатся в стол.
А может, я, когда свой путь закончу,
Туда и без науки улечу,
И в разноцветных водорослях сочных
Другую жизнь в подарок получу?
В кораллах, жемчугах инопланетных,
Дельфином благороднейших кровей,
Русалку-прелесть полюблю ответно,
И парой станем мы, назло молве!
Венчанье, хор сирен глубоководных,
И пара свеч — геотермальных струй;
В уютных тёплых раковинах отдых
И гипнотично-сладкий поцелуй.
И я не вспомню больше о планете,
Где каждый миг мне сердце утомлял,
И даже не приснится мне, что где-то
Есть что-то под названием «Земля».
Источник
