Detektory pyłu sondy Cassini przechwyciły garść lodowych ziaren wyrzucanych przez gejzery Enceladusa. Każde z nich miało od 2 do 8 nanometrów średnicy i kryło w sobie drobinkę, którą astrofizyk Walerij Szematowicz porównuje do zwykłego piasku rzecznego.
Kosmochemicy spróbowali odtworzyć takie cząstki w laboratorium. Okazało się, że znaleziono jeden sposób na ich powstanie: wymaga obecności wody podgrzanej do 90 °C.
Warto uświadomić sobie, skąd pochodzą te próbki. Enceladus krąży wokół Saturna – dziesięć razy dalej od Słońca niż Ziemia, co Szematowicz określa jako „szaleńczo daleko”. Temperatura na powierzchni wynosi około −180 °C, a tamtejszy lód jest twardszy od metalu. W takich warunkach fizyka wygląda „zupełnie inaczej” niż na Ziemi. A jednak głęboko pod lodową skorupą panuje ciepło wystarczające do uformowania ziaren piasku.
Właśnie dlatego ten niepozorny księżyc przyciąga uwagę każdego, kto zastanawia się, czy jesteśmy sami we wszechświecie. Spośród wszystkich ciał Układu Słonecznego to jedyne miejsce, o którym wiemy na pewno, że spełnia cztery podstawowe warunki niezbędne do powstania życia. Co więcej, aby to sprawdzić, wcale nie trzeba lądować ani wiercić w lodzie. Wystarczy, że sonda przeleci przez pióropusz gejzeru. W marcu 2024 roku na łamach „Science Advances” opisano eksperymenty laboratoryjne symulujące taki przelot: okazało się, że sygnał komórek bakteryjnych w spektrometrze masowym jest wyraźnie widoczny nawet w pojedynczym ziarnie lodu – i to takim, które zawiera zaledwie ułamek komórki.
Do czego prowadzą te drobiny krzemionki? Pod lodowym pancerzem spoczywa krzemianowe jądro, otoczone globalnym oceanem bogatej w minerały, sodowej wody. Pokrywa lodowa ma od kilku kilometrów grubości na biegunie południowym do kilkudziesięciu na północnym, choć to wciąż szacunki teoretyczne. Sam ocean może mieć około 60 kilometrów głębokości – dla porównania najgłębszy rów oceaniczny na Ziemi liczy niespełna 11 kilometrów.
Istnienie globalnego oceanu potwierdza trajektoria sondy Cassini. Podczas zbliżeń grawitacja księżyca wpływała na tor lotu w sposób, który dało się wytłumaczyć wyłącznie modelami z jądrem obmywanym przez płynną wodę. Wcześniej magnetometr – instrument pomocniczy, którego po prostu nie wyłączono – zarejestrował zaburzenia pola, co doprowadziło badaczy do odkrycia gejzerów.
Do tego dochodzi chemia. Spektrometr zainstalowany na pokładzie sondy Cassini powstał przed 1997 rokiem, kiedy nikt nie spodziewał się znaleźć w tych rejonach złożonych związków organicznych, dlatego mierzył masy cząsteczkowe zaledwie do 200 jednostek. Mimo to wykrył cyjanowodór i metanol, a na samym skraju swojego zakresu pomiarowego zarejestrował cięższe związki, których nie był już w stanie dokładnie zidentyfikować. O detekcji DNA czy RNA nie mogło być mowy. Ocean zachowuje się jak „sprawna fabryka chemiczna”, ale Szematowicz zachowuje ostrożność co do charakteru zachodzących w niej procesów. Czy związki organiczne powstały na drodze czysto chemicznej, czy może biologicznej – tego na razie nikt nie wie, a obie hipotezy pozostają w grze.
Obecność ziaren piasku wskazuje również na źródło energii. Na styku gorących skał i wody morskiej zachodzi serpentynizacja – reakcja, w której wydziela się wodór cząsteczkowy, stanowiący gotowe paliwo chemiczne. Zdaniem Szematowicza obecność ziaren piasku wskazuje w jego oczach na istnienie kominów hydrotermalnych na dnie oceanu, przypominających ziemskie czarne i białe kominy.
I dlatego to jedyny obecnie księżyc w Układzie Słonecznym, o którym wiemy, że występują na nim te cztery niezbędne warunki.
И поэтому сейчас это единственный спутник в солнечной системе, для которого мы знаем, что эти четыре условия необходимых присутствуют.
— Walerij Szematowicz, Osnova, 27:17
W rankingu światów rokujących największe nadzieje na odkrycie życia Enceladus zajmuje dziś drugie miejsce, zaraz po Ziemi.
Pozostaje jednak zagadka. Enceladus jest niewielki. Po uformowaniu ogrzewał go rozpad promieniotwórczych izotopów glinu-26 i potasu-40, jednak to ciepło powinno ulecieć, a cały glob zamarznąć na kość w ciągu zaledwie 20–30 milionów lat. Układ Słoneczny liczy sobie 4,5 mld lat, a ocean wciąż pozostaje płynny.
Wyjaśnieniem Szematowicza jest sam Saturn. Enceladus jest niemal idealną kulą, choć minimalnie spłaszczoną na biegunach. Jego orbita przypomina koło, jest jednak bardzo spłaszczoną elipsą. Księżyc kołysze się w trakcie obiegu wokół planety, a za każdym razem, gdy oddala się nieco bardziej, grawitacja giganta zaczyna go ściskać. Układ księżyca i planety akumuluje tę energię, co nie pozwala oceanowi zamarznąć. Wykazały to precyzyjne pomiary orbity i kształtu globu.
Na Ziemi źródłem energii jest świecące nad nami Słońce. W przypadku Enceladusa ciepło bije z samego wnętrza, zasilanego przez potężną planetę, wokół której krąży. Właśnie dlatego w ocenie Szematowicza to astrobiologiczny cel numer jeden w Układzie Słonecznym. Ocean wciąż pozostaje w stanie płynnym, a rolę grzałki pełni Saturn. Jak tamtejsze środowisko wykorzystało ten dar, wciąż jeszcze nie wiemy.
