Несколько лет назад астрономы подумали, что они нашли тонкие кольца вокруг луны Сатурна Рея. Теперь, новые наблюдения показали что-то еще вокруг Реи, что было совершенно неожиданно: кислородная атмосфера. В марте этого года космический корабль Кассини совершил облет Реи и зафиксировал данные, показывающие тонкую атмосферу, состоящую из кислорода и углекислого газа.
Источник кислорода на самом деле не является сюрпризом: плотность Реи в 1,233 раза превышает плотность жидкой воды, что говорит о том, что Рея - это три четверти льда и одна четверть камня. Атмосфера Луны поддерживается в результате продолжающегося химического разложения ледяной воды на поверхности Луны под воздействием магнитосферы Сатурна.
Кислород также недавно был обнаружен в атмосферах двух спутников Юпитера, Европы и Ганимеда. Поскольку кислород является основным компонентом атмосферы, окружающей кольца Сатурна, астрономы полагают, что вокруг других ледяных лун могут быть подобные атмосферы, которые вращаются внутри магнитосферы Сатурна.
«Новые результаты предполагают, что активная, сложная химия с участием кислорода может быть довольно распространенной во всей солнечной системе и даже во всей нашей вселенной», - сказал ведущий автор Бен Теолис, научный сотрудник команды Cassini из Юго-западного исследовательского института в Сан-Антонио. «Такая химия может стать предпосылкой для жизни. Все свидетельства Кассини указывают на то, что Рея слишком холодная и лишена жидкой воды, необходимой для жизни, как мы ее знаем ».
Конечно, всегда есть возможность жизни, какой мы ее не знаем.
И на Луне должна быть какая-то органика, то есть углеродные соединения. Источник углекислого газа в атмосфере Реи пока не известен, но его присутствие свидетельствует о том, что реакции радиолиза между окислителями и органикой происходят на поверхности Луны.
Что касается любого из этих новых открытий, имеющих отношение к исключенной гипотезе о кольцах вокруг Реи, то Теолис сказал журналу «Спейс», что в окружающей среде Реи многое еще предстоит определить. «Истощение электронов в настоящее время необъяснимо», сказал Теолис в электронном письме. Резкое, симметричное падение электронов, обнаруженное вокруг Реи, было первым открытием теории колец. «В настоящее время мы думаем, что это может быть связано с ионизацией атмосферы, возможно, в сочетании с электростатическим зарядом поверхности Реи, но у меня пока нет однозначного ответа. Взаимодействие атмосферы с магнитосферой является сложной проблемой, и для ее решения потребуется некоторое время. Но впервые в ледяную луну находки Кассини дают нам окно наблюдения in situ для этого взаимодействия, понимание которого все еще остается весьма теоретическим. Мы работаем над этим.
Эти последние данные получены с помощью ионного и нейтрального масс-спектрометра Кассини и плазменного спектрометра Кассини во время полетов 26 ноября 2005 года, 30 августа 2007 года и 2 марта 2010 года. Ионный и нейтральный масс-спектрометр видел пиковые плотности кислорода около 50 миллиардов молекул на кубический метр (1 миллиард молекул на кубический фут). Он обнаружил пиковые плотности диоксида углерода около 20 миллиардов молекул на кубический метр (около 600 миллионов молекул на кубический фут).
Плазменный спектрометр видел четкие признаки протекающих потоков положительных и отрицательных ионов, с массами, которые соответствовали ионам кислорода и углекислого газа.
Ученые говорят, что кислород, кажется, поднимается в атмосферу, когда магнитное поле Сатурна вращается над Реей. Энергичные частицы, попавшие в магнитное поле планеты, пронизывают поверхность водяного льда на луне. Они вызывают химические реакции, которые разлагают поверхность и выделяют кислород.
По словам Теолиса, выделение кислорода путем поверхностного облучения может помочь создать условия, благоприятные для жизни на ледяном теле, отличном от Реи, в котором под поверхностью находится жидкая вода. Если бы кислород и углекислый газ с поверхности могли бы каким-то образом транспортироваться в подземный океан, это обеспечило бы гораздо более гостеприимную среду для более сложных соединений и формирования жизни.
Ученые не уверены, как выделяется углекислый газ. Это может быть результатом «сухого льда», пойманного в ловушку первичной солнечной туманности, как в случае с кометами, или это может быть связано с подобными процессами облучения, работающими с органическими молекулами, захваченными в водяном льду Реи. Углекислый газ также может поступать из богатых углеродом материалов, осаждаемых крошечными метеоритами, бомбардирующими поверхность Реи.
«Рея оказывается гораздо интереснее, чем мы себе представляли», - сказала Линда Спилкер, исследователь проекта Cassini в JPL. «Открытие Кассини подчеркивает богатое разнообразие лун Сатурна и дает нам подсказку о том, как они формировались и развивались».
Это исследование появляется в выпуске Science Express от 25 ноября 2010 года.
Источники: Наука, JPL, обмен электронной почтой с Teolis
