Венера: может ли она действительно скрывать жизнь? Новое исследование преподносит сюрприз
Венера, сестра Земли, не считалась приоритетной целью в поисках жизни. Её температура поверхности около 450°C считается враждебной даже для самых выносливых микроорганизмов, а плотная, сернистая и кислая атмосфера почти полностью исключает посадку космических аппаратов.
У нас были лишь кратчайшие взгляды на бесплодный ландшафт с двух российских посадочных модулей, достигших поверхности в 1980-х годах. Поэтому неудивительно, что сообщение в Nature Astronomy о присутствии в верхних слоях атмосферы Венеры молекулы, являющейся потенциальной сигнатурой жизни, стало шоком.
Речь идёт о молекуле PH₃ (фосфин). Это высокореактивный, легковоспламеняющийся, крайне вонючий токсичный газ, встречающийся (среди прочего) в кучах пингвиньего помёта и в кишечнике барсуков и рыб.
В атмосфере Земли он присутствует лишь в следовых количествах — менее нескольких частей на триллион — потому что быстро разрушается в процессе окисления. Тот факт, что эта молекула всё же есть в нашей окислительной атмосфере, объясняется её постоянной выработкой микробами. Таким образом, фосфин в атмосфере каменистой планеты предлагается рассматривать как сильную сигнатуру жизни.
Он не должен быть стабилен в атмосфере такой планеты, как Венера, где он будет быстро окисляться, если только, как на Земле, нет постоянного нового источника. Так почему же авторы исследования искали фосфин в такой бесперспективной среде? И уверены ли они, что нашли его?
Между строк отчёта видно, что команда не ожидала найти фосфин. Более того, они, казалось, активно искали его отсутствие. Венера должна была предоставить «базовую атмосферу» каменистой планеты, свободную от биосигнатуры фосфина. Учёные, исследующие каменистые экзопланеты, смогли бы затем сравнить атмосферы этих тел с атмосферой Венеры, чтобы выявить любую потенциальную биосигнатуру фосфина.
Детективная работа
Поэтому обнаружение глобальной концентрации молекулы примерно в 1000 раз выше, чем на Земле, стало неожиданностью. Фактически, это заставило авторов провести один из самых подробных «разборов полётов» своих собственных данных.
Первый набор данных был получен в июне 2017 года с помощью телескопа Джеймса Клерка Максвелла (JCMT) на Гавайях. Он однозначно указывал на присутствие фосфина, поэтому был записан второй набор данных с использованием другого инструмента на другом телескопе.
Эти наблюдения были проведены в марте 2019 года с более высоким спектральным разрешением с помощью Атакамской большой миллиметровой/субмиллиметровой решётки (ALMA) в Чили. Два набора данных были почти неотличимы. Фосфин присутствует в атмосфере Венеры с неравномерным распределением в средних широтах, уменьшаясь к полюсам.
Но откуда он взялся? Исходным материалом для фосфина является фосфор, элемент с хорошо изученной химией, лежащей в основе многих возможных реакций. Содержание фосфора в атмосфере Венеры измерялось зондами «Вега» (СССР) и было обнаружено в виде окисленной молекулы P₄O₆.
Пытаясь объяснить присутствие фосфина, астроном Джейн Гривз из Кардиффского университета и её команда использовали данные «Веги» и смоделировали почти 100 различных химических реакций в атмосфере, чтобы посмотреть, смогут ли они воссоздать найденный фосфин.
Несмотря на то, что это делалось для широкого диапазона условий (давление, температура, концентрация реагентов), они не нашли ни одной жизнеспособной реакции. Они даже рассматривали реакции под поверхностью, но для производства достаточного количества фосфина таким путём вулканическая активность Венеры должна была бы быть как минимум в двести раз больше, чем на Земле.
А что насчёт метеорита, принёсшего вещество на Венеру? Они тоже это рассмотрели, но обнаружили, что это не приведёт к тем количествам фосфина, на которые указывали данные. Более того, нет свидетельств недавнего крупного удара, который мог бы повысить концентрацию фосфора в атмосфере. Команда также рассматривала возможность образования фосфина в атмосфере в результате реакций с молниями или солнечным ветром, но обнаружила, что таким путём будут произведены лишь ничтожные количества.
К чему же мы пришли? Фосфин присутствует в атмосфере Венеры в концентрациях, значительно превышающих уровень, который можно объяснить небиологическими процессами. Означает ли это, что в атмосфере Венеры присутствуют микробы, парящие в облаках в аэрозольных каплях — венерианская мухоловка в микро-масштабе?
Авторы не утверждают, что нашли доказательства жизни, только «аномальную и необъяснимую химию». Но, как сказал Шерлок Холмс доктору Ватсону: «Отбросьте всё невозможное, и то, что останется, — будет ответом, каким бы невероятным он ни казался».
Присутствие метана как биосигнатуры в атмосфере Марса по-прежнему горячо обсуждается. Возможно, астробиологи, ищущие жизнь за пределами Земли, теперь получили дополнительную атмосферную биосигнатуру для споров.
Европейское космическое агентство в настоящее время рассматривает миссию к Венере, которая определит её геологическую и тектоническую историю, включая наблюдение за потенциальными вулканическими газами. Это даст лучшее представление о веществах, добавляемых в атмосферу Венеры. Новое исследование должно усилить аргументы в пользу выбора этой миссии.