Крошечные частицы льда, которые Энцелад выбрасывает из подлёдного океана в космос, не обязательно сохраняют исходный состав воды. Новый анализ данных аппарата Кассини показал, что капли океанской воды медленно замерзают внутри трещин ледяной коры, соли и органические вещества разделяются, а затем замёрзшие капли разбиваются на части. В результате отдельные ледяные крупинки могут содержать очень высокую концентрацию лишь одного компонента, что важно для будущих поисков признаков жизни.
Исследователи заново изучили около тысячи масс-спектров богатых солями частиц, которые Кассини зарегистрировал в кольце E Сатурна. Такие частицы считают замёрзшими каплями воды из океана Энцелада. Анализ выявил как минимум пять основных разновидностей с разным химическим составом. Среди них встречались частицы с преобладанием хлорида натрия, карбонатов и гидрокарбонатов натрия, фосфатов натрия, гидроксида натрия, а также соединений калия.
Возникал вопрос, почему частицы из одного и того же океана настолько отличаются друг от друга. Лабораторные опыты и термодинамические расчёты показали, что ключевую роль играет скорость замерзания. В каплях размером больше 10 мкм соли успевали разделиться при охлаждении медленнее 20 К в минуту. В опытах с каплями диаметром около 200 мкм особенно выраженное разделение наблюдалось при скорости примерно 10 К в минуту и ниже.
Авторы предполагают, что возле поверхности океана возникают капли размером в сотни микрометров. Медленный поток газа подхватывает водяную пыль и несёт её вверх по трещинам ледяной оболочки. Пока капля постепенно замерзает, разные соли выпадают в твёрдую фазу в разных её частях, а органические вещества также концентрируются отдельно. Быстрое замерзание, напротив, оставило бы компоненты распределёнными гораздо равномернее.
Выше в узких ледяных каналах поток разгоняет замёрзшие капли до скорости более 100 м/с. Частые столкновения со стенками дробят их на гораздо более мелкие части. Поэтому наружу могут вылетать крупинки, состоящие преимущественно из одного вида соли или богатые органическими веществами, хотя исходная капля содержала обычную смесь компонентов океанской воды.
Такой механизм меняет интерпретацию данных космических аппаратов. Химический состав одной ледяной частицы нельзя напрямую считать точной копией состава всего океана. Зато разделение веществ может помочь при поиске биологических признаков: если в океане присутствуют редкие органические соединения или продукты жизнедеятельности, замерзание способно сконцентрировать их в небольшой доле частиц вместо равномерного распределения по всему выбросу.
Энцелад особенно удобен для подобных исследований, поскольку аппаратам не требуется бурить многокилометровую ледяную оболочку. Струи возле южного полюса постоянно выносят наружу воду из глобального подлёдного океана, а часть вещества попадает в кольцо E Сатурна. Кассини уже обнаружил в выбросах соли, кремнезём, фосфаты и разнообразные органические соединения.
В 2025 году повторный анализ данных Кассини выявил в свежих частицах из струй ранее не замеченные органические соединения. Новая работа помогает понять, какой путь проходят подобные вещества между океаном и космосом. Само наличие органики не доказывает существование жизни на Энцеладе, однако механизм естественного разделения веществ повышает шансы будущих аппаратов обнаружить редкие молекулы при анализе отдельных ледяных частиц.