Учёные из Университета Джонса Хопкинса завершили исследование, которое показало, что столкновения с ледяными телами во внешней Солнечной системе, такими как Европа, Энцелад и Титан, могут оказать значительное влияние на химию поверхности и под поверхностью, что потенциально может привести к возникновению жизни.

Команда, возглавляемая планетологом Шеннон М. Маккензи, исследовала начальные условия ударов, создаваемых наиболее распространёнными ударными событиями – кометами, которые, вероятно, произошли из пояса Койпера и облака Оорта. Учёные рассчитали скорости и максимальное давление, которые будут достигнуты при ударах с участием ледяных и каменистых тел, и рассмотрели, как это будет меняться в зависимости от разных семейств (первичные или вторичные удары) и какие системы были вовлечены.

Результаты исследования показали, что большинство столкновений с Европой и Энцеладом испытывают пиковые давления, превышающие то, что могут выжить бактериальные споры. Однако они также определили, что значительное количество материала всё ещё сохраняется после столкновения и что более высокие давления первого контакта также могут способствовать синтезу органических соединений в талой воде, заполняющей кратеры.

Планеты и спутники Солнечной системы, на которых была обнаружена вода. Источник: NASA/JPL

Маккензи и её команда также рассмотрели скорость обновления поверхности на Европе, Энцеладе и Титане и то, как они способны циклически переносить биологический материал в недра. Во всех трёх случаях спутники имеют относительно «молодую» поверхность, что подразумевает регулярные события обновления поверхности.

На основе этих соображений Маккензи и команда определили, что таяния, вызванные ударами комет по Европе, Энцеладу и Титану, были частыми и достаточно продолжительными, чтобы представлять астробиологический интерес. Однако это зависит от состава комет и поверхностного льда.

«На Европе и Энцеладе выживание и осаждение органики с ударного тела важнее, поскольку в ледяной корке меньше поверхностной органики, способной засеять расплавленную зону. На Титане же сохранение таких элементов, как фосфор, может быть важнее», — резюмировали они.

Например, учёные обнаружили, что при столкновении кометы с Европой со средней скоростью падения образовался бы кратер размером 15 км и образовалось бы ~1 км3 талой воды. На основе обилия глицина (незаменимой аминокислоты), обнаруженного на комете 67P Чурюмова-Герасименко, они определили, что сохранится несколько частей на миллион – примерно на три порядка больше, чем наблюдается вокруг гидротермальных источников на Земле.

«Таким образом, импакторы засеивают все химические процессы, происходящие в расплаве, обеспечивая органические и другие необходимые элементы в зависимости от состава импактора», — добавили авторы исследования.

Хотя это не обязательно означает, что эти и другие «океанические миры» в настоящее время пригодны для жизни или активно поддерживают жизнь, они демонстрируют потенциал для будущего изучения.
В ближайшие годы такие миссии, как JUpiter ICy moons Explorer (JUICE) ESA и миссии Europa Clipper, а также Dragonfly NASA достигнут Ганимеда, Европы и Титана. Также в планах создание орбитального аппарата для исследования Энцелада, чтобы продолжить работу зонда «Кассини-Гюйгенс», более подробно изучив активность шлейфа Энцелада.

Отбор проб и их анализ на этих спутниках может дать полное представление о пребиотических химических путях и определить, при каких условиях может возникнуть жизнь. Исследования образцов также рассмотрят более широкий вопрос о том, может ли жизнь существовать в недрах «океанических миров», предоставляя предварительный обзор того, что найдут будущие миссии, готовые исследовать спутники подо льдом.

По мнению Маккензи и её команды, эти результаты имеют важное значение для понимания потенциала жизни во внешней Солнечной системе. «История столкновений, вероятно, является важной частью ответов на эти вопросы, поскольку удары могут стимулировать обмен через ледяную кору — либо путём прямого засева, либо путём проникновения через кору — и, следовательно, вызывать эпизодические притоки органических и неорганических материалов с поверхности или от самого ударного тела», — отметили они. Также они добавили, что «удары также могут создавать эфемерные микрокосмы: любая жидкая вода, растаявшая во время удара, замерзает в течение времени, соизмеримого с энергией удара». Это означает, что столкновения могут создавать условия, при которых могут возникнуть сложные химические реакции, необходимые для возникновения жизни.