Ученые обнаружили присутствие фосфора в ледяных зернах кольца Сатурна, выброшенных в космос из океана спутника планеты Энцелада. Данное открытие означает, что в подледном океане Энцелада имеются все необходимые для возникновения жизни химические элементы.
Энцелад — шестой по величине спутник Сатурна диаметром 505 км. Он был открыт в 1789 году выдающимся астрономом Уильямом Гершелем. Его орбита проходит по самой плотной части кольца Е — самого далекого кольца Сатурна. Весьма вероятно, что большая часть вещества в кольце E попала на него с поверхности Энцелада. Спутник находится на расстоянии 237 378 км от Сатурна и 180 000 км от верхней границы его облаков, между орбитами Мимаса и Тефии. Период обращения Энцелада вокруг Сатурна составляет 32,9 часа.
Поверхность Энцелада покрыта льдом. Ученые давно заподозрили, что этот лед скрывает океан. Впервые такая гипотеза была высказана в 2005 году, когда зонд «Кассини» обнаружил близ южного полюса спутника особые формы рельефа из чередующихся борозд и кряжей, получившие название «тигровые полосы». Позднее каждая из таких полос получила собственное имя: Александрия, Багдад, Каир и Дамаск. Лед в них, по данным спектрального анализа, оказался более молодым и отличающимся по составу от льда на остальной поверхности Энцелада. Также «Кассини-Гюйгенс» отметил наличие на Энцеладе криовулканов — мощных гейзеров, бьющих из-подо льда. По данным масс-спектрометрии, более 90 % их составляла вода. В 2015 году аппарат «Кассини» прошел на расстоянии всего лишь 48 километров от поверхности Энцелада. Благодаря добытым в этот момент данным удалось установить, что, помимо воды, метана и аммиака, в криовулканах Энцелада содержится как минимум 1,4 % молекулярного водорода и до 0,8 % углекислого газа. Ученые полагают, что водород может свидетельствовать о гидротермальной активности в океане Энцелада. А она, в свою очередь, может дать основу сообществам живых организмов, подобных тем, что возникают вокруг «черных курильщиков» на дне земных океанов.
Ранее ученые сумели обнаружить в материале, выбрасываемом из океана Энцелада, углерод, водород, азот, кислород и серу. Теперь они добавили в этот список фосфор. Наличие этого элемента, как пишут авторы исследования, считается «самым строгим требованием для обитаемости планеты». «По сути, это была последняя часть, которая была необходима, чтобы наконец теперь признать океан Энцелада пригодным для жизни без каких-либо сомнений», — говорит один из авторов исследования, планетолог Франк Постберг из Свободного университета Берлина.
Фосфор является неотъемлемой частью жизни на Земле. Это второй по распространенности минерал в организме человека после кальция, и он играет ключевую роль в формировании костей, зубов, молекул АТФ, клеточных мембран и ДНК. Фосфор входит в состав около 550 различных минералов на Земле и является 12-м по распространенности элементом в земной коре. Но до сих пор астрономы никогда не обнаруживали фосфор в океане другого мира. По словам Франка Постберга, из шести элементов, необходимых для жизни, фосфор наименее распространен во Вселенной.
Ученые сделали новое открытие благодаря данным «Кассини». Они изучили данные «Кассини» о 345 ледяных зернах из кольца E и обнаружили присутствие фосфатов — химических соединений, содержащих фосфор, — в девяти из них. Они пришли к выводу, что концентрация фосфора в океане Энцелада может быть в сто раз выше, чем в океанах Земли.
Осенью прошлого года Кристофер Гляйн (Christopher Glein, вошел также в число авторов нынешнего исследования) из Юго-Западного исследовательского института и его коллеги оценили вероятность наличия фосфора на Энцеладе. Они выполнили термодинамическое и кинетическое моделирование, которое имитирует геохимию фосфора, на основе сведений, полученных «Кассини» об Энцеладе. Ученые разработали самую подробную на сегодня геохимическую модель того, как минералы морского дна растворяются в океане Энцелада, и предсказали, что фосфатные минералы будут там необычайно растворимы.
Исследование опубликовано в журнале Nature.