Наблюдения автоматической межпланетной станции Cassini показали, что на спутнике Сатурна Энцеладе есть внутренний жидкий океан. Анализ шлейфа океанического материала, выброшенного в космос, предусматривает, что на морском дне присутствуют щелочные гидротермальные источники. Это удалось установить благодаря наличию в шлейфах воды некоторых элементов: дигидрогена монооксида, углекислого газа и метана. Но количество метана удивило ученых, ведь нельзя было объяснить его количество только гидротермальной деятельностью.
Интересно Исследователь NASA предлагает искать жизнь на спутнике Сатурна
Энцелад в разрезе / Фото NASA
Подробнее об исследовании
Ученые хотели понять, могут ли земные микробы метаногены, которые потребляют дигидроген и производят метан, объяснить необычно большое содержание последнего в водах Энцелада. Однако поиск этих микроорганизмов на самом спутнике – дело даже не ближайшего десятилетия. Поэтому ученые решили решить эту загадку благодаря математике.
Ученые построили математические модели для расчета вероятности того, что различные процессы, включая биологический метаногенез, могут объяснить данные Cassini. Эти новые математические модели сочетают геохимию и микробную экологию для анализа данных о шлейфах, которые зафиксировал Cassini, и моделирования возможных процессов, которые лучше всего объясняют высокое содержание метана.
Интересно На спутнике Сатурна обнаружили органику: что это значит
Шлейфы воды Энцелада, сфотографированы АМС Cassini / Фото NASA
Процесс исследования
На Земле метан может возникать в результате гидротермальной деятельности, но медленными темпами. Большая часть метана возникает благодаря деятельности микроорганизмов, которые используют химическое неравновесие дигидрогена как источник энергии и производят метан из углекислого газа в процессе, называемом метаногенезом.
Исследователи оценили, какое гидротермальное производство дигидрогена лучше соответствует наблюдениям Cassini, и может ли это производство обеспечить достаточно "пищи" для поддержания популяции земных гидрогенотрофных метаногенов. Для этого они разработали модель динамики популяции гипотетических гидрогенотрофных метаногенов. Их тепловая и энергетическая ниша была смоделирована на основе известных штаммов на Земле.
Вслед ученые запустили модель, чтобы увидеть, могут ли заданные химические условия обеспечить благоприятную среду для роста этих гипотетических бактерий. Кроме этого, ученые исследовали влияние гипотетической популяции на окружающую среду, чтобы понять какое количество дигидрогена и метана теперь будет наблюдаться в водных шлейфах.
Больше про Энцелад Планетологи предположили существование течений под толщей льда в океане Энцелада
Полученные результаты
Ученые обнаружили, что даже позитивная оценка влияния, которое не вызвано деятельностью живых организмов и базируется на известной человечеству гидротермальной химии не может объяснить высокую концентрацию метана в воде дальнего спутника Сатурна.
Однако, если в "уравнение" добавить биологический фактор, как это сделали исследователи, то все становится на свои места. Поэтому шанс найти на Энцеладе жизнь растет.
Ученые не исключают и другие возможности высокой концентрации химических веществ в воде. Например, они говорят, что метан может образоваться в результате химического разложения первичного органического вещества, которое может присутствовать в ядре Энцелада и может быть частично превращено в дигидроген, метан и углекислый газ в результате гидротермального процесса.
Поэтому авторы исследования не утверждают, что на Энцеладе существует жизнь.