Кристаллы натрона предложили изучать как возможные пробы океана Энцелада

В лабораторном опыте учёные показали, что минерал натрон способен захватывать крошечные включения жидкости при замерзании солевого раствора. Они предложили искать такие кристаллы на Энцеладе — спутнике Сатурна с подлёдным океаном. Эти «жидкие включения» могут сохранять химические следы океанской среды — и потенциально признаки жизни — без необходимости бурить километры льда. Работа опубликована в журнале Communications Earth & Environment.

Почему интересен океан Энцелада

Энцелад давно привлекает астробиологов. Под его ледяной корой толщиной несколько километров скрывается глобальный жидкий океан. Зонд «Кассини» зафиксировал гейзеры, которые выбрасывают водяной пар и частицы прямо в космос, — и в этом материале были обнаружены органические молекулы, молекулярный водород и соединения, указывающие на гидротермальную активность на дне океана.

Проблема в том, что добраться до самого океана крайне сложно. Поэтому исследователи ищут способы получать сведения об океане по веществу, уже вынесенному из глубины.

Натрон как природный пробоотборник

Натрон — это минерал натрия-карбоната (Na₂CO₃·10H₂O), который образуется при испарении щелочных вод. На Земле он встречается в содовых озёрах. На Энцеладе он предположительно мог образоваться там, где океанская вода выходит на поверхность через трещины и замерзает.

Команда под руководством Лиама Переры замораживала раствор хлорида и карбоната натрия. Его концентрация была примерно впятеро выше оценок, основанных на данных «Кассини»: это помогало получить кристаллы достаточно большого размера для наблюдения. Рост минералов и их внутреннюю структуру исследовали с помощью рентгеновских методов, включая трёхмерную томографию.

Ключевое открытие: при замерзании натрон захватывал жидкие включения — микроскопические капли исходного раствора, запечатанные внутри растущих кристаллов. На Земле геологи давно используют жидкие включения в минералах для реконструкции древних океанов, атмосфер и гидротермальных систем.

Включения обнаружили примерно в 3% из почти 3800 отдельных зёрен. При этом все 29 зёрен в самой крупной размерной группе содержали такие полости. В более разбавленном растворе первым, вероятно, образовывался бы лёд, а натрон захватывал бы уже более солёную остаточную жидкость. Поэтому включение не обязательно сохраняет неизменённый состав исходного океана.

Что это даёт астробиологии

Для поиска жизни на Энцеладе открытие меняет стратегию:

• Поверхностные отложения натрона могут содержать законсервированные образцы океанской воды — фактически готовые пробирки с материалом из глубин
• Анализ жидких включений позволит установить химию среды на момент образования кристалла
• Возможность захвата и сохранения биологического материала предстоит проверить
• Натрон на поверхности Энцелада ещё не подтверждён; его обнаружение стало бы первым шагом

Читайте также: Симуляции SwRI показали, как удары влияют на океаны ледяных спутников.

Авторы рекомендуют искать свежие отложения возле выбросов подлёдного вещества и использовать чувствительные приборы для определения минерала. При поверхностных температурах Энцелада содержимое включений было бы замёрзшим. Исследование не обнаружило жизнь на спутнике: оно помогает выбрать потенциально информативные образцы для будущих миссий.