Южное полуши Энцелада всё ещё скрывает глобальный океан под ледяной корой. Именно вблизи южного полюса происходят трещины коры, через которые в космос выбрасываются водяной пар и ледяные частицы. Эти частицы позволяют учёным изучать чужой океан без необходимости бурить километры льда.

Международная команда, в которую входит Институт земной жизни и ИИ ELSI в Токийском университете, теперь исследовала, что случается с водой океана по мере того, как она выходит из-под поверхности и превращается в крошечные ледяные зернышки, зафиксированные в космической пыли. По данным исследователей, анализируемые частички из песочного пояса Цасси нe содержат разнообразный набор солей, и различия между ними сохраняются.

Результаты фокусируются на массовых спектрах 961 образца частиц типа 3, насыщенных солями. Если бы зерна пришли из одного и того же океана, можно было бы ожидать схожего состава солей. Однако зерна оказались крайне различны по своему химическому составу, включая такие компоненты, как натрий хлорид, карбонаты, фосфаты и хлорид калия; особенно заметно отражается редкое одновременное присутствие хлорида и карбоната в зерне с высоким содержанием натрия.

Это породило базовый вопрос: если все зерна происходят из одного океана, почему их химический состав так различается?

Чтобы разобраться, учёные провели лабораторные эксперименты по созданию капель с основными солью Энцелада и наблюдали за тем, как элементы распределяются после замерзания. Разрезав эксперимент на капли разного размера и охладив их при разных условиях, они нашли, что скорость замерзания играет решающую роль: примерно для капель диаметром около 200 микрометров при медленном замерзании соли раскладываются по разным областям, а при быстром — смешиваются более равномерно.

Слова одного из участников проекта Юсухито Сэкенэ подчеркивают: «Нас удивило, что разнообразие, замеченное Cassini, может возникнуть из капель, происходивших из фактически одного океана; наши эксперименты показывают, что при относительно медленном замерзании крупных капель соль может разделяться внутри них. Если эти замерзшие капли позже расколоть, получится множество меньших зерен с разным химическим составом.»

Авторы считают, что полученные результаты позволяют понять, как внутренняя система трещин Энцелада может влиять на движение океанской пены. Ранее предполагалось, что морская взвесь быстро замерзает и быстро устремляется к космосу. Теперь же данные экспериментов указывают на иной сценарий: аэрозоли могут двигаться медленнее по глубинным участкам выпускной системы, замерзая постепенно и разделяя соли.

По мере приближения к поверхности условия изменяются: газ переходит в более быстрое движение, и замерзшие капли сталкиваются со стенками узких ледяных каналов на большой скорости, что может приводить к разрушению капель на ещё более мелкие фрагменты. Каждый такой фрагмент может происходить из разных солевых зон исходной капли, создавая зерна с очень различным химическим составом и позже выходящие в космос в составе кольца Эпсилона.

Как отмечает постберг, данные Цасси не просто указывают на большую химическую разНОобразность по сравнению со средним составом океана; они дают физическое объяснение: Цасси могло фиксировать фрагменты крупных замороженных капель океана, каждая часть которых сохраняла различный набор компонентов, разделившихся в процессе движения к поверхности. Именно доля каждого элемента в океане отражается в числе фрагментов, в которых этот компонент встречается.

Наблюдения и лабораторные эксперименты вместе позволяют предположить, что Энцелад естественным образом концентрирует ключевые соединения в отдельных зернах. Это не только не разделяет соли, но и указывает на то, что органические вещества могут концентрироваться в отдельных частицах, что может значительно облегчить будущие анализы миссий к Энцеладу.

Такой эффект особенно важен для предбиологической химии: медленное замерзание может приводить к задержке между каплями и концентрации солей и органических соединений внутри жидких pockets между кристаллами. Это может повысить шансы на взаимодействие молекул, обычно разведённых в океане, и усилить вероятность химических шагов, предшествующих жизни. Поскольку большая часть материала Энцелада возвращается обратно на спутник, такая циклизующая концентрация может происходить вновь и вновь.