Ледяные крупинки, которые Энцелад выбрасывает из подлёдного океана, не сохраняют исходный химический состав воды. Анализ данных аппарата Кассини показал: капли океанской воды медленно замерзают внутри трещин ледяной коры, и при этом соли с органическими веществами разделяются. Замёрзшие капли разбиваются на части, в результате отдельные ледяные частицы содержат высокую концентрацию одного компонента. Это работает в пользу поисков признаков жизни.
Исследователи пересмотрели около тысячи масс-спектров богатых солями частиц из кольца E Сатурна — предполагаемо замёрзшие капли из океана Энцелада. Выявилось минимум пять основных типов с разным химическим составом: частицы с преобладанием хлорида натрия, карбонатов и гидрокарбонатов натрия, фосфатов натрия, гидроксида натрия и соединений калия.
Лабораторные опыты и термодинамические расчёты объяснили различия скоростью замерзания. В каплях размером больше 10 мкм соли разделялись при охлаждении медленнее 20 К в минуту. Капли диаметром около 200 мкм показали ярко выраженное разделение при скорости примерно 10 К в минуту и ниже.
Вероятный механизм: у поверхности океана образуются капли в сотни микрометров. Медленный поток газа подхватывает водяную пыль и несёт её вверх по трещинам ледяной оболочки. Во время постепенного замерзания разные соли выпадают в твёрдую фазу в разных местах капли, органические вещества также концентрируются отдельно. Быстрое замерзание оставило бы компоненты распределёнными равномерно.
Выше в узких ледяных каналах поток разгоняет замёрзшие капли свыше 100 м/с. Столкновения со стенками раздробляют их на мелкие части. Наружу вылетают крупинки, состоящие преимущественно из одного вида соли или богатые органическими веществами, хотя исходная капля содержала обычную смесь компонентов океанской воды.
Это меняет интерпретацию данных космических аппаратов. Химический состав одной ледяной частицы — не точная копия состава всего океана. Зато разделение веществ помогает при поиске биологических признаков: если в океане присутствуют редкие органические соединения или продукты жизнедеятельности, замерзание сконцентрирует их в небольшой доле частиц вместо равномерного распределения по всему выбросу.
Энцелад удобен для исследований, поскольку аппаратам не нужно бурить многокилометровую ледяную оболочку. Струи возле южного полюса постоянно выносят воду из глобального подлёдного океана, часть попадает в кольцо E Сатурна. Кассини уже обнаружил в выбросах соли, кремнезём, фосфаты и разнообразные органические соединения.
Повторный анализ данных Кассини в 2025 году выявил в свежих частицах из струй ранее не замеченные органические соединения. Новое исследование объясняет путь подобных веществ между океаном и космосом. Само наличие органики не доказывает существование жизни на Энцеладе, но механизм естественного разделения веществ повышает шансы будущих аппаратов обнаружить редкие молекулы при анализе отдельных ледяных частиц.
