Jak donoszą badacze, na jednym z księżyców Saturna panuje obecnie iście zimowy klimat. Całą powierzchnię Enceladusa pokrywa gruba warstwa śniegu – o czym to świadczy i co jeszcze wiemy o tym niezwykłym satelicie?
Szósty pod względem wielkości księżyc Saturna od lat jest celem obserwacji naukowców. Enceladus, nazywany jest niekiedy błyszczącym klejnotem Układu Słonecznego. Zawdzięcza to miano najwyższemu ze wszystkich ciał w naszym układzie albedo, czyli zdolności odbijania światła wynoszącej ponad dziewięćdziesiąt procent. Przez taki wysoki stopień odbicia światła, temperatura panująca na powierzchni stale wynosi około minus dwieście stopni Celsjusza.
Choć ma zaledwie pięćset kilometrów średnicy, to tajemnice skrywane pod grubą warstwą lodu pokrywającą jego powierzchnię przyciągają badaczy z całego świata. Według najnowszych badań, Enceladusa pokrywa obecnie warstwa śniegu, miejscami gruba na nawet siedemset metrów. Według części badaczy może to świadczyć o wysokiej aktywności wodnej, która zaczęła się już w momencie powstania księżyca miliardy lat temu. Przeciwnicy tej hipotezy twierdzą jednak, że imponującą grubość warstwy śnieżnej można wytłumaczyć niską gęstością i wysoką porowatością śniegu, przez co jest po prostu bardzo puszysty i lekki. Z pewnością różni się od śniegu, który możemy obserwować na Ziemi.
Skąd w ogóle bierze się tam śnieg? – Według analiz badaczy, pod grubą na pięć kilometrów lodową skorupą, Enceladus skrywa głęboki ocean pokrywający skaliste jądro, które ogrzewa go do takiego stopnia, że woda wydostaje się spod lodu pod ogromnym ciśnieniem, tworząc gejzery.
Część wyrzucanej w ten sposób pary zasila największy pierścień Saturna i tym samym największy pierścień planetarny w Układzie Słonecznym, podczas gdy reszta opada z powrotem na powierzchnię satelity w postaci śniegu. Jest to związane z efektem rezonansu orbitalnego, któremu księżyc ulega. Zjawisko to zachodzi, kiedy orbity dwóch ciał orbitujących wokół ciała macierzystego są ze sobą ściśle powiązane wpływem grawitacyjnym. W tym przypadku główną rolę odgrywa grawitacja Saturna i bardziej odległego księżyca, Dione. Kształtują one siły pływowe oddziałujące na lodową skorupę Enceladusa, w rezultacie tworząc pęknięcia w okolicy południowego bieguna, gdzie można obserwować właśnie gejzery lub pióropusze pary wyrzucające materię na kilkaset kilometrów. Co ciekawe, pomimo małych rozmiarów i słabego oddziaływania grawitacyjnego, okazało się, że satelita ten posiada atmosferę. Jednak to zjawisko to nie jedyne, co zastanawia badaczy obserwujących ten wcale nie tak niezwykły księżyc. W końcu takich lodowych ciał w naszym układzie nie brakuje, a jednak, Enceladus ma coś, co przyciąga naukowców bardziej niż inne tego typu obiekty. Co takiego?
Swego czasu sonda Cassini dwukrotnie przeleciała w bliskiej odległości od Enceladusa, zbierając próbki z parowych pióropuszy. Już wtedy okazało się, że zawarta w nich woda pochodziła właśnie z bogatego w związki organiczne podpowierzchniowego oceanu. Umocniło to argumenty za potencjalną możliwością zamieszkiwania oceanu przez pewne proste formy życia. Jednak wtedy nie znaleziono w próbkach fosforu, co zaintrygowało badaczy. Teraz, po latach, badacze oszacowali ilość aktywnej formy fosforu zwanej ortofosforanem, która może się tam znajdować. Na podstawie modelowania kinetycznego i termodynamicznego, które odwzorowało geochemię tego związku, stwierdzili, że w ciepłym oceanie pod powierzchnią lodu może kryć się wysoki poziom rozpuszczonego fosforu. To potwierdzałoby tezę, że środowisko wodne Enceladusa faktycznie mogłoby nadawać się do powstania życia.
Fosfor w podpowierzchniowym oceanie
Opublikowane w ubiegłym roku badania wyraźnie wskazują na obecność aktywnej formy fosforu w podpowierzchniowym oceanie księżyca. Pierwiastek ten jest kluczowy dla powstania życia, przynajmniej takiego, jakie znamy. Reakcje chemiczne budujące zarówno RNA jak i DNA wymagają właśnie fosforu. W naturalnych akwenach, sam pierwiastek jest dosyć rzadko spotykany, ponieważ szybko wchodzi w reakcję z kationami takimi jak na przykład wapń, tworząc fosforan wapnia. Wówczas fosfor nie jest już tak łatwo dostępny do wykorzystania. Jednak podpowierzchniowy ocean Enceladusa jest bogaty w jeszcze jeden ważny składnik – sód, a konkretnie wodorowęglan sodu, znany nam bliżej jako soda oczyszczona.
Ponieważ węglany sodu chętniej reagują z wapniem i innymi kationami, fosfor może swobodnie gromadzić się w wodzie, dzięki czemu jest bardziej dostępny dla ewentualnych form żywych. To samo zjawisko możemy zaobserwować również na Ziemi. Jezioro sodowe Mono Lake w Kalifornii jest średnio pięćdziesiąt tysięcy razy bardziej zasobne w fosfor niż inne, co wspiera złożone ekosystemy w tym ryby, algi i grzyby.
Skąd fosfor wziął się na zimnym księżycu Saturna. Według hipotez badaczy, odpowiedzialne za niego są meteoryty chondrytowe pochodzące jeszcze z czasów formowania się Układu Słonecznego.
Co ważne, w porównaniu z pobliskimi gwiazdami, nasze Słońce zawiera sporą ilość fosforu pierwiastka, co od zawsze było korzystne dla Ziemi. Jednak to oczywiście nie wszystko, czego potrzeba do powstania życia. Ważną rolę odgrywają także na przykład związki siarki. Naukowcy nie są jeszcze pewni, jakie ilości siarki może znajdować się na Enceladusie. Dużą przeszkodą w rozwikłaniu tej zagadki jest dostępność danych obserwacyjnych, która jak na razie jest mocno ograniczona.
Chociaż dane z sondy Cassini są cennym źródłem wiedzy, to w dłuższej perspektywie nie wystarczają do wytłumaczenia wszystkich zjawisk zachodzących na tym intrygującym księżycu Saturna. NASA już zapowiedziała misję badawczą w te rejony; pod koniec następnej dekady wystartować ma Enceladus Orbilander, który zapoluje na oznaki życia z samej orbity księżyca. Ostatecznie wyląduje w pobliżu południowego bieguna, gdzie zachodzi wzmożona aktywność pływów wodnych, tworząc wspomniane pióropusze pary. Lądownik ma dostarczyć także próbki śniegu, które mogą dostarczyć pierwszych bezpośrednich dowodów na obecność fosforu w podpowierzchniowym oceanie. Koszt takiego przedsięwzięcia oszacowano wstępnie na niemal pięć miliardów dolarów, a sama misja została uznana za trzecią pod względem wagi misję NASA, zaraz po Uranus Orbiter and Probe i Mars Sample Return Program. Inna koncepcja misji na Enceladusa zyskała ciekawą nazwę; LIFE od Life Investigation for Enceladus, jednak na razie nie wiadomo zbyt wiele na temat jej szczegółów.
