С помощью сложного статистического анализа и большой библиотеки масс-спектров ученые провели новый анализ данных, собранных зондом «Кассини» у Энцелада, спутника Сатурна. В подповерхностных выбросах удалось выделить следы ранее неподтвержденных органических молекул.
В 2005 году зонд «Кассини» сделал первые детальные снимки южного полюса Энцелада, спутника Сатурна. Ученые сразу же заметили над разломами ледяной поверхности большое облако водяного пара. В 2008 году, во время более близкого пролета, зонд собрал его образцы.
Анализ выбросов, вырывавшихся из-подо льда, показал, что в основном они состоят из водяного газа и ледяных крупиц. В дальнейшем, по результатам исследования образцов, собранных в 2011 и 2012 годах, удалось подтвердить наличие углекислого газа, метана, аммиака и молекулярного водорода.
Выделить менее концентрированные составляющие выбросов очень сложно. Слишком большое количество соединений в разных комбинациях может дать полученные следы. Более того, их могут давать фрагменты более тяжелых молекул.
Биофизик Джона Петер (Jonah Peter) из Гарвардского университета (США) и его коллеги подошли к проблеме с помощью статистических методов. Для этого они собрали большую библиотеку спектральных данных. Ученые использовали последние исследования возможностей INMS (инструмента «Кассини») и результаты лабораторных экспериментов по симуляции условий ледяных спутников.
В результате они смогли проверить десятки миллиардов потенциальных моделей выбросов Энцелада. Количество различных соединений в составе моделей достигало 15 штук. Сопоставление этих моделей с реальными данными позволило авторам исследования еще лучше «очистить» их от шумов.
Ученые смогли выделить следы наличия синильной кислоты, ацетилена и угарного газа, а также этана, спиртов (вероятно, метанола), молекулярного кислорода, аргона и фрагментов, которые могли образоваться от распада C2H6N2 или C3H6O. Все концентрации согласуются с теоретическими пределами содержания этих соединений в выбросах Энцелада.
Главное — удалось убедительно доказать существование азота в форме синильной кислоты. Полноценное моделирование позволило исключить другие версии наличия ассоциирующихся с ней показателей в результатах. При этом ее содержание совпадает с концентрацией соединения в «хвостах» комет.
Наконец, ученые подтвердили наличие молекулярного кислорода. Также они нашли свидетельства наличия спиртов и менее убедительные, но все же доказательства присутствия сероводорода и фосфина. Как отметили авторы, наличие серы и фосфора играет большую роль в астробиологических моделях (их связывают с потенциальной внеземной жизнью), поэтому эти следы нужно подтвердить дополнительными наблюдениями и экспериментами.
В общем, исследователи показали, что химический состав выбросов Энцелада указывает на наличие подледного океана, потенциально пригодного для жизни. Возможно, даже с гидротермальной активностью на дне, которая может поддерживать жизнь микробных колоний.
