Подлёдный оазис: новые данные о Титане открывают неожиданные места для поиска жизни

Новое исследование предполагает, что под ледяной коркой крупнейшего спутника Сатурна, Титана, может скрываться не единый глобальный океан, а обширный мир из рыхлого ледяного шлама, туннелей и карманов с талой водой.

Ещё в 2008 году космический аппарат NASA «Кассини» собрал данные, указывавшие на возможное существование под поверхностью Титана жидкого океана. Однако новый анализ, опубликованный в среду, 17 декабря, в журнале Nature, показывает, что внутреннее строение спутника, вероятно, больше напоминает «слякотные туннели и резервуары с талой водой».

«Вместо открытого океана, как на Земле, мы, вероятно, имеем дело с чем-то вроде арктического морского льда или водоносных горизонтов, — сказал соавтор исследования Баптист Журно, доцент наук о Земле и космосе в Вашингтонском университете. — Это имеет значение для типа жизни, которую мы можем найти, а также для доступности питательных веществ и энергии».

«Растягивающаяся» луна

Исследование основано на данных «Кассини», аппарата, запущенного в 1997 году и два десятилетия изучавшего Сатурн и его спутники. Учёные заметили, что Титан «растягивается и сжимается» на своей орбите вокруг планеты-гиганта. Ранее предполагалось, что такая гибкость коры возможна только при наличии глубокого подповерхностного океана.

Новая работа учитывает временны́е задержки этих деформаций. Команда обнаружила, что форма Титана начинает меняться только через 15 часов после того, как притяжение Сатурна достигает максимума. Оценив энергию, необходимую для такого изменения, учёные получили новые данные о внутреннем строении спутника.

«Никто не ожидал столь сильного рассеивания энергии внутри Титана, — заявил ведущий автор исследования Флавио Петричча из Лаборатории реактивного движения NASA. — Это стало решающим доказательством того, что недра Титана устроены иначе, чем считалось ранее».

Титан всегда был сложным объектом для наблюдений. Его окутывает плотная оранжевая атмосфера, богатая химическими соединениями — возможными предшественниками жизни. Для изучения поверхности необходим радар, который был у «Кассини». Его наблюдения раскрыли странный мир, где метан выпадает дождём, текут реки и плещутся моря из углеводородов, а температура держится на отметке около -183 °C.

Титанический шлам

Что же происходит в недрах Титана? Согласно исследованию, под замёрзшей внешней оболочкой скрывается слой, состоящий из льда, карманов с талой водой и, в целом, гораздо более рыхлой и влажной среды, чем предполагали в 2008 году. Эта густая ледяная каша, вероятно, и объясняет наблюдаемую задержку в изменении формы спутника. Хотя в этой смеси и присутствует вода, она не столь жидкая, как в открытом океане.

Помимо повторного анализа старых радионаблюдений «Кассини», исследователи использовали новые термодинамические модели, разработанные в лаборатории Журно, чтобы изучить поведение воды, минералов и других компонентов в мирах, подобных Титану.

«Водный слой на Титане настолько толст, а давление так велико, что физические свойства воды меняются, — пояснил Журно. — Вода и лёд ведут себя иначе, чем морская вода на Земле».

Расширение границ обитаемости

Хотя на первый взгляд отсутствие сплошного океана кажется ударом по поиску жизни, команда учёных подчёркивает, что это, наоборот, расширяет диапазон сред, которые можно считать потенциально обитаемыми.

«Это открывает поиск жизни для большего числа миров, которые мы, возможно, раньше считали бесплодными», — отмечают исследователи. Учёные также выяснили, что «карманы пресной воды» внутри Титана могут существовать при температуре, благоприятной для жизни — около +20 °C. Более того, питательные вещества в таких небольших водоёмах были бы более концентрированными, создавая потенциально более богатые условия для организмов, чем в разбавленном глобальном океане.

Будущие миссии

Ближайшие наблюдения помогут лучше понять Титан. Миссия NASA «Dragonfly» («Стрекоза») должна стартовать в 2028 году и прибыть к спутнику в 2034-м. Это будет второй в истории летательный аппарат на другом небесном теле (после марсианского вертолёта «Ingenuity»). Ожидается, что наблюдения «Стрекозы» с поверхности Титана раскроют больше подробностей о возможных убежищах жизни и количестве доступной для организмов воды.

Загадка титановой «губки» и её обитатели

Новая модель превращает Титан из мира с подлёдным океаном в гигантскую ледяную «губку», пропитанную рассолами. Такая структура может оказаться даже более перспективной для жизни. Изолированные водоёмы внутри льда могут служить стабильными «инкубаторами» для биохимических реакций на протяжении миллиардов лет, защищёнными от радиации и ударов метеоритов.

Концентрация органических веществ, которые в изобилии синтезируются в атмосфере Титана и выпадают на поверхность, в этих карманах могла бы достигать критического уровня для зарождения жизни. Кроме того, тепло, необходимое для поддержания водоёмов в жидком состоянии, может генерироваться не только приливными силами от Сатурна, но и радиоактивным распадом в ядре или даже экзотическими химическими реакциями в толще льда.

Таким образом, «слякотные» недра Титана представляют собой не холодную и статичную могилу, а динамичную, многослойную и потенциально обитаемую среду, поиск жизни в которой потребует от будущих миссий не буровых установок для бурения океана, а тонких сейсмических и георадарных методов для картирования этой сложной подповерхностной «паутины».