Прорыв с суперкомпьютером раскрывает тайны океана Энцелада — ледяного спутника Сатурна

Когда в XVII веке астрономы Христиан Гюйгенс и Джованни Кассини впервые направили телескопы на Сатурн, они открыли, что знаменитые полосы планеты — это вовсе не твёрдая поверхность, а кольца, состоящие из миллиардов частиц льда. Спустя три столетия именно миссия NASA Cassini-Huygens продолжила эту историю, открыв не менее захватывающее явление: гейзеры на спутнике Энцелад, выбрасывающие ледяные струи вещества прямо в космос. Теперь, благодаря новейшим вычислительным моделям, созданным на суперкомпьютерах Техасского центра передовых вычислений (TACC), учёные смогли точнее рассчитать, сколько массы теряет Энцелад при этих выбросах — и обнаружили, что её на 20–40% меньше, чем считалось ранее. Это открытие помогает глубже понять внутреннюю структуру спутника и создаёт основу для будущих миссий, которые, возможно, смогут пробурить его ледяную оболочку и добраться до подповерхностного океана — одного из самых перспективных мест для поиска внеземной жизни в Солнечной системе.

Энцелад — маленький мир с большими тайнами

Энцелад — всего 500 километров в диаметре, но этот крошечный спутник Сатурна скрывает под километрами льда огромный океан жидкой воды. Именно из трещин в его южной полярной области вырываются мощные струи водяного пара и ледяных частиц, формируя слабое дополнительное кольцо вокруг Сатурна. Эти гейзеры впервые были зафиксированы аппаратом Cassini в 2005 году, и с тех пор они остаются одной из главных загадок современной планетологии. Что происходит под поверхностью спутника? Как образуются эти выбросы? И самое главное — может ли там существовать жизнь?

Как суперкомпьютеры раскрыли поведение гейзеров

Ответы на эти вопросы стали возможны благодаря новому исследованию, опубликованному в августе 2025 года в журнале Journal of Geophysical Research: Planets. Группа под руководством Арно Маиё (Arnaud Mahieux) из Королевского бельгийского института космической аэрономии и Техасского университета в Остине применила метод прямого статистического моделирования Монте-Карло (DSMC), чтобы смоделировать движение водяного пара и ледяных частиц, вырывающихся из трещин Энцелада. Эта методика позволяет отслеживать поведение миллиардов микрочастиц, их столкновения и распределение энергии, что особенно важно при низких давлениях и температурах. DSMC — одна из самых ресурсоёмких моделей в вычислительной физике, и её реализация стала возможна только благодаря мощностям суперкомпьютеров Lonestar6 и Stampede3 центра TACC. «Если бы мы пытались провести такие расчёты на обычном ноутбуке, мы смогли бы смоделировать лишь крошечный участок поверхности. С помощью TACC мы охватываем пространство от поверхности Энцелада до высоты 10 километров — туда, где струи расширяются и уходят в космос», — объясняет Маиё.

Меньше потерь массы — больше шансов для жизни

Новые симуляции показали, что Энцелад теряет значительно меньше вещества, чем предполагалось ранее. Потоки водяного пара и льда, вырывающиеся из примерно 100 активных криовулканов, имеют меньшие скорости и плотность, чем предсказывали старые модели. «Мы впервые смогли точно определить массу выбрасываемого вещества и даже температуру, при которой оно выходит из трещин», — отмечает Маиё. — «Это огромный шаг вперёд в понимании процессов, происходящих внутри Энцелада». Поскольку спутник обладает слабой гравитацией, большая часть выброшенного вещества уходит в космос. Однако эти выбросы — окно в подповерхностный океан, который, по мнению учёных, может быть солёным, богатым органическими соединениями и потенциально пригодным для существования микробной жизни.

Как работает «ледяной вулкан» в космосе

Физика этих процессов напоминает земные вулканы — но вместо лавы Энцелад извергает струи водяного пара и ледяных кристаллов. Суперкомпьютерные модели показали, как частицы газа и льда сталкиваются и рассеиваются, формируя широкие факелы, видимые даже с орбиты. DSMC-метод позволил проследить миллионы микроскопических взаимодействий и определить, как давление, температура и состав влияют на форму и скорость этих потоков. Благодаря этому исследователи теперь могут точнее оценивать состав атмосферы вокруг Энцелада, а также прогнозировать, какие параметры важно измерять будущим космическим аппаратам.

Энцелад и «миры за линией снега»

Сатурн находится за так называемой «линией снега» — областью Солнечной системы, где температура настолько низкая, что вода и другие летучие вещества остаются в замороженном виде. В этой зоне находятся и другие гиганты — Юпитер, Уран и Нептун, каждый со своими ледяными спутниками, скрывающими океаны под корой. «Мы знаем, что под этими “шарами льда” находятся океаны жидкой воды, — говорит Маиё. — Энцелад — один из многих миров, где может существовать жизнь».

Будущие миссии: шаг под лёд

NASA и Европейское космическое агентство уже разрабатывают проекты новых миссий к Энцеладу. Среди них — идеи мягкой посадки, бурения сквозь ледяную кору и забора проб из подповерхностного океана. Но даже до этого момента учёные могут многое узнать, анализируя вещество из гейзеров, которое выбрасывается прямо в космос. Оно несёт «подпись» химических процессов, происходящих глубоко под поверхностью, и может рассказать, есть ли там органика — или даже следы жизни. «Суперкомпьютеры позволяют задавать природе вопросы, которые ещё 10 лет назад казались невозможными», — подчеркивает Маиё. — «Теперь мы можем почти воссоздать то, что происходит на Энцеладе в реальности».

Итог

Исследование TACC и UT Austin — не просто уточнение чисел. Это новое окно в подлёдные миры Солнечной системы. Чем больше мы узнаём об Энцеладе, тем очевиднее становится: жизнь может существовать там, где раньше никто не ожидал — в тёмных, холодных океанах под километрами льда. И, возможно, именно суперкомпьютеры помогут человечеству сделать следующий шаг — от наблюдений к открытию жизни за пределами Земли.

• Медленный ветер нейтронной звезды ставит под сомнение законы космической физики
• Под нашими ногами могут скрываться остатки доисторической прото-Земли
• Огромный «череп» в пустыне: астронавты заметили зловещее лицо в вулканическом кратере Сахары
• Не пропустите: пик метеорного потока Ориониды начнётся с ночи – наблюдение под безлунным небом
• Тёмная материя может оказаться не такой уж «тёмной»: учёные нашли её возможные цветовые следы
• Миссия НАСА по поиску экзопланет не разбилась в Техасе — вопреки слухам
• Октябрьское небо: суперлуние и звездопады Драконид и Орионид
• Телескоп Джеймса Уэбба заглянул в сердце звездообразования в нашей Галактике