Во внеземных океанах впервые удалось обнаружить фосфаты.

Из шести элементов – углерода, водорода, азота, кислорода, фосфора и серы – необходимых для возникновения жизни, которым мы его знаем, реже всего в космосе встречается именно фосфор, ключевой компонент молекул ДНК и РНК. Поэтому при анализе обстоятельств в том или ином уголке космоса важно понимать, какова ситуация с его соединениями.

Долгое время понять это было сложно. Уже десятки лет идет изучение образцов метеоритов, лунных и марсианских пород, а также состав гейзеров из ледяных спутников планет-гигантов Солнечной системы. Затем ученые сопоставляют результаты анализа с земными образцами в попытке понять, подходят ли внеземные условия для возникновения и поддержания жизни.

Проблема с фосфором состоит в том, что он легко связывается в соединениях с кальцием, который в воде выпадает в осадок. Если океан достаточно глубок, то полноценной конвекции в нем может и не быть. Тогда однажды выпавшие в осадок соединения могут никогда не вернуться в основную часть океанической толщи. К примеру, подледный океан Энцеледа имеет глубину 30-40 км, что еще глубже земного. Но означает ли это, что фосфор там весь непременно связан в осадках?

Следует напомнить, что на Земле есть вода с высоким содержанием соединений фосфора, растворенных в толще вод, — содовые озера. И если подледные океаны спутников Сатурна и Юпитера по составу схожи с такими озерами, у них может быть много этого ценного элемента и серьезные перспективы для жизни.

Открытый более двух веков назад Энцелад по-настоящему заинтересовал ученых лишь 20 лет назад, когда межпланетная станция «Кассини» засекла над спутником Сатурна вырывающиеся из-под поверхности шлейфы ледяных частиц. Это было свидетельством того, что Энцелад активен и под ледяной скорлупой скрывается океан.

Вылетающие из него частицы льда вносят значительный вклад в формирование предпоследнего кольца планеты-хозяина Сатурна — так называемого Е-кольца. Поэтому анализ состава частиц этого кольца дает гораздо более качественную статистику по составу подледного океана, чем исследование данных редких "свежих" выбросов гейзеров Энцеледа.

В поиске фосфора и его соединений авторы новой работы проанализировали данные «Кассини» по нескольким сотням пойманных в E-кольце крупинок с высокими концентрациями солей. В итоге они обнаружили там образцы со значительной концентрацией фосфатов-солей фосфорных кислот. Правда, всего девять штук.

Неравномерное распределение солей по крупицам льда может означать, что и в океане Энцелада они распределены неравномерно. Впрочем, по мнению авторов, на распределение соединений в выбросах может влиять процесс формирования гейзеров. Поэтому ученые считают, что в целом извергнутые частицы – репрезентативный образец состава океана вблизи его поверхности подо льдом.

Чтобы понять, как в гипотетических условиях океанов Энцелада соединения фосфора содержатся в воде, ученые провели лабораторные эксперименты с углеродным хондритом – аналогом той породы, из которой состоит ядро ​​спутника.

Опыты и теоретические расчеты подтвердили сходство спутниковых океанов с содовыми озерами нашей планеты: высокая концентрация карбонатных минералов провоцирует снижение количества растворенного кальция, что ведет к повышению концентрации в воде растворенных соединений фосфора. Кальций в таких условиях просто не может захватить весь фосфор в нерастворимый осадок. В результате концентрация фосфора в океанах Энцеледа как минимум в 100 раз выше, чем в океанах Земли. Из места, считавшегося бедным фосфором, местные водоемы внезапно превратились в гипернасыщенные этим элементом.

Долгое время именно отсутствие фосфора было существенным фактором, подвергавшим сомнению возможности существования жизни на Энцеладе и других ледяных спутниках Солнечной системы. Ведь фосфор в воде не удавалось найти нигде кроме Земли. А на нашей планете он поднимается к поверхности благодаря тектонике плит, которой нет на ледяных спутниках.

Конечно, наличие фосфора само по себе еще не гарантирует существование жизни. Более того, чрезмерное его обилие может указывать и на ее отсутствие (некоторые слишком соленые озера Земли бедны жизнью).

"Если на Энцеладе есть жизнь, то почему остается так много химической энергии и питательных веществ?" - задает вопрос один из авторов новой работы Ясухито Секине (Yasuhito Sekine), астробиолог из Токийского технологического института.