Спутник Сатурна Энцелад скрывает под ледяной коркой глобальный океан. Из трещин у южного полюса его вода выбрасывается в космос в виде струй пара и ледяных частиц. Эти частицы позволяют ученым изучать внеземной океан, не буря километры льда. Эту информацию сообщает сайт Phys.org.
Международная команда, включая специалистов из Института науки Токио, выяснила, как океанская вода превращается в крошечные ледяные зерна. Результаты опубликованы в журнале Science Advances. С 2004 по 2017 год анализатор космической пыли на зонде Cassini измерял состав частиц в кольце E Сатурна, которое пополняется выбросами Энцелада. Ученые под руководством профессора Франка Постберга из Свободного университета Берлина изучили 961 масс-спектр солевых зерен и обнаружили поразительное разнообразие составов.
Разные зерна были обогащены разными солями: хлоридом натрия, карбонатами, фосфатами и хлоридом калия. Хлориды и карбонаты редко встречались вместе в одном зерне. Возник вопрос: если частицы родом из одного океана, почему их составы так различаются?
Профессор Ясухито Секинэ и коллеги провели лабораторные эксперименты, замораживая капли разного размера с разной скоростью. Оказалось, что при медленном охлаждении (примерно 10 К в минуту или меньше) в каплях около 200 микрометров соли разделяются. Быстрое замораживание дает равномерное распределение. «Нас удивило, что разнообразие, увиденное Cassini, может возникнуть из капель одной и той же океанской воды», — отметил Секинэ.
Исследователи предполагают, что капли сначала медленно движутся через подповерхностную систему трещин, где соли разделяются при замерзании. Ближе к поверхности поток газа ускоряется, замерзшие капли сталкиваются со стенками узких каналов и раскалываются. Осколки с разным солевым составом попадают в кольцо E. «Cassini мог отбирать фрагменты более крупных замерзших капель, каждый из которых сохранил разные компоненты», — пояснил Постберг.
Эти процессы важны для будущих миссий: замораживание и дробление концентрируют соединения в отдельных зернах, что облегчает их обнаружение. Медленное замерзание также может создавать карманы жидкого рассола между кристаллами льда, где концентрируются соли и органика — это важно для пребиотической химии. Понимание формирования частиц помогает интерпретировать данные будущих экспедиций в поисках признаков жизни.