Химические аномалии в атмосфере Венеры могут стать стимулом для будущих астробиологических миссий

Обнаружение фосфина в атмосфере Венеры в 2020 году возродило дискуссии о потенциальной обитаемости планеты, поскольку фосфин является потенциальным биомаркером. Хотя последующие исследования не подтвердили его наличие, атмосфера Венеры полна химических загадок, указывающих на возможные биологические процессы.

Потенциально обитаемая зона в облаках

Особый интерес представляет область атмосферы на высоте 48–60 км над поверхностью. Здесь давление и температура приближаются к земным:

• На высоте около 49.5 км давление равно давлению на уровне моря на Земле.
• В диапазоне 52.5–54 км температура составляет от 20°C до 37°C. Хотя жидкая вода невозможна на поверхности, в атмосфере её существование допустимо.

Неразгаданные химические аномалии

В статье "Astrobiological Potential of Venus Atmosphere Chemical Anomalies and Other Unexplained Cloud Properties" (пока на препринт-сервере arXiv) авторы суммируют давние необъяснимые наблюдения.

1. «Неизвестный поглотитель» ультрафиолета

С 1920-х годов ультрафиолетовые наблюдения показывают контрастные структуры, движущиеся вместе с четырёхдневным вращением верхнего облачного слоя. Что-то поглощает свет в диапазоне 320–400 нм.

• Эффективность: Этот поглотитель захватывает более 50% солнечной энергии, достигающей Венеры, влияя на структуру и динамику атмосферы.
• Несоответствие кандидатов: Предложенные молекулы (аллотропы серы, соединения серы) либо не полностью соответствуют данным наблюдений, либо недостаточно стабильны или обильны.
• Биологическая гипотеза: Спектральные характеристики облаков Венеры, включая сильное УФ-поглощение, согласуются со спектром некоторых типов земных бактерий.

2. Загадочные частицы в нижних облаках (Mode 3 particles)

Миссия NASA Pioneer Venus обнаружила в нижних облаках частицы размером более 7 мкм, которые не являются сферическими (а значит, не могут быть жидкими каплями).

• Состав неизвестен: Данные исключают серную кислоту в качестве основного компонента.
• Астробиологический интерес: Это может указывать на неизвестную химию и быть интригующим для гипотезы о жизни, поскольку известная нам жизнь не выдерживает концентрированной серной кислоты.

3. Другие необъяснимые компоненты

• Кислород: Присутствие кислорода, обнаруженное аппаратами Venera и Pioneer, не имеет общепринятого объяснения.
• Нелетучие соединения и металлы: In situ измерения советских программ «Венера» и «ВеГа» указывали на наличие необходимых для жизни нелетучих соединений. Данные о содержании железа противоречивы (Venera нашла, VeGa — нет).
• Следовые газы: Профили обилия некоторых следовых газов не поддаются объяснению.

Необходимость специализированной миссии

Разочаровывающий аспект изучения Венеры с расстояния заключается в том, что многие наблюдения можно объяснить как биотическими, так и абиотическими процессами. Для решения загадок необходима миссия, сфокусированная исключительно на биологии и химии атмосферы in situ.

Будущие миссии NASA — VERITAS (детальное картографирование поверхности) и DAVINCI (зонд для in situ наблюдений в атмосфере) — отправятся к Венере через несколько лет. Однако, по мнению авторов и таких учёных, как Сара Сигер, для ответа на ключевые астробиологические вопросы требуется специализированная биологическая миссия, а в идеале — миссия по возврату образцов из облаков.