В сентябре прошлого года мир узнал о том, что в атмосфере Венеры были обнаружены следы фосфина. Эти открытия вызвали спекуляции о возможности микробной жизни на соседней планете, потому что фосфин производится на Земле вне лабораторий анаэробными бактериями. Однако новое исследование предполагает, что следы фосфина указывают на вулканическую активность, а не на присутствие жизни.
Ученые в поисках внеземной жизни пристально наблюдают за планетами и их лунами в Солнечной системе. Их взор также выходит за пределы нашего космического соседства, но исследование далеких миров ограничено инструментами, которые есть в распоряжении человечества. Поэтому нам легче изучать более близкие к нам небесные тела. Естественное направление - Марс, где геологические особенности указывают на наличие подземных вод, что является предпосылкой для возникновения жизни. По крайней мере той, что мы знаем. Также внимание исследователей привлекают спутники Сатурна - Титан и Энцелад - и спутники Юпитера - Европа, Ганимед и Каллисто, где под ледяной корой находится жидкий океан, создающий условия для возникновения жизни.
Но оказывается, что Венера также может быть хорошим местом для поиска внеземной жизни. Исследователи ранее предполагали, что бактерии, похожие на земных экстремофилов, могут жить в облаках Венеры. Идея о том, что микроорганизмы могут жить в облаках Венеры, была впервые выдвинута астрономом Карлом Саганом и биофизиком Гарольдом Моровицем в 1967 году. Несколько десятилетий спустя Дэвид Гринспун, Марк Баллок и их коллеги расширили эту идею. Чтобы проверить это, к "планете-близнецу" была направлена серия зондов, которые показали, что температура и давление в нижней и средней части атмосферы Венеры на высоте от 40 до 60 километров не исключают жизни микроорганизмов. На поверхности планеты это было бы невозможно из-за температуры, достигающей почти 500 градусов по Цельсию.
В сентябре 2020 года группа ученых под руководством Джейн Гривз из Кардиффского университета в Великобритании сообщила, что в атмосфере Венеры был обнаружен след фосфина. Этот газ вырабатывается на Земле естественным образом некоторыми анаэробными бактериями, что вызвало слухи о жизни на соседней планете. Однако со временем все больше и больше ученых начали сомневаться в правильности сенсационных открытий, указывая на ошибку данных.
Однако биологическое происхождение фосфина было лишь одной из возможностей. Фосфин также образуется в результате вулканической активности, и хотя группа ученых, стоящая за сенсационными открытиями год назад, исключила это, заявив, что вулканическая активность на Венере была недостаточной (цитируя исследование 2015 года по этому вопросу), более поздние исследования показали, что Венера может быть более вулканически активным миром, чем считалось ранее.
Жизнь на Венере?
Венеру часто называют "сестрой Земли" или "планетой-близнецом". Это связано с ее размером, сопоставимым с земным, но условия там далеки от земных. Температура на поверхности Венеры составляет около 500 градусов по Цельсию.
Венера - ближайшая к Земле планета и вращается вокруг своей оси в направлении, противоположном большинству планет Солнечной системы. На планете очень плотная атмосфера, а давление на ней в 92 раза больше, чем на нашей планете.
Идея поиска микробной жизни на Венере не нова. Некоторые модели предполагают, что на Венере был климат, подходящий для существования жидкой воды на поверхности в течение 2 миллиардов лет. Но современные гипотезы касаются атмосферы планеты, а не ее поверхности.
Наземные микроорганизмы способны проникать в атмосферу. Они были найдены живыми на высоте до 41 километра учеными с помощью специально оборудованных воздушных шаров. Это показывает, что в атмосфере может присутствовать жизнь. Что касается адских условий на Венере, существует постоянно расширяющийся каталог земных микробов, которые, как известно, обитают в чрезвычайно суровых условиях, включая горячие источники Йеллоустона, гидротермальные источники на дне океана, токсичный ил в загрязненных районах и кислотные озера по всему миру.
Вулканическая активность
Проанализировав различные способы производства фосфина, команда Гривз не нашла способа, который мог бы производить достаточно фосфина для объяснения наблюдаемого сигнала. Поэтому ученые предположили, что фосфин мог вырабатываться живыми организмами.
В новом исследовании ученые из Корнельского университета обнаружили, что след фосфина в атмосфере Венеры может подтвердить еще одно важное открытие - геологическую подпись, указывающую на вулканическую активность на планете-близнеце. Исследование было опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences (DOI: 10.1073 / pnas.2021689118).
Фосфин не говорит нам о биологии Венеры, - сказал Джонатан Лунин из Корнельского университета, один из авторов публикации.
Это говорит нам о геологии и указывает на планету, на которой сегодня или совсем недавно был активный вулканизм, - добавил он.
Авторы исследования предполагают, что вулканизм может быть ответственным за присутствие фосфина в верхних слоях атмосферы Венеры. Они пришли к такому выводу после наблюдений с использованием наземного телескопа Джеймса Клерка Максвелла (JCMT), который позволяет проводить исследования в субмиллиметровом диапазоне длин волн, и с использованием обсерватории ALMA на севере Чили.
Есть признаки того, что на Венере могут быть действующие вулканы. Радиолокационные изображения с разных орбитальных аппаратов показали признаки относительно свежей лавы. Но плотная атмосфера затрудняет изучение ее поверхности, поэтому мы не знаем наверняка, является ли она вулканически активной.
Если бы современные извержения земных вулканов происходили на Венере, то мы бы просто их не заметили. Все из-за толстого слоя облаков серной кислоты, - говорит Лунин.
Микробиологическая жизнь или вулканизм?
Сообщения за прошлый год показали, что фосфин присутствует в облаках Венеры, но его мало - всего около двадцати частей на миллиард. Затем выяснилось, что при обработке данных обсерватории ALMA произошла ошибка. Обработанные данные привели к более низкому содержанию фосфина - от 1 до 4 частей на миллиард, с локализованными пиками в диапазоне от 5 до 10 частей на миллиард.
Исследователи Корнельского университета рассмотрели данные с Венеры, свидетельствующие об активном вулканизме - если не текущем, то недавнем. Они использовали опубликованные лабораторные данные о производстве фосфина, чтобы определить, если эта форма фосфора вышла из глубины мантии Венеры, она могла быть преобразована в фосфин.
Нгок Чыонг, второй автор публикации, признал, что если Венера содержит фосфиды - формы фосфора, присутствующие в глубокой мантии планеты - и если они будут вынесены на поверхность в результате вулканического извержения, они могут попасть в атмосферу. Более того, эти фосфиды реагируют с серной кислотой, присутствующей в облаках Венеры, с образованием фосфатов.
Конечно, простое обнаружение фосфинов в атмосфере Венеры все еще является предметом большого количества исследований и еще не подтверждено официально. Новое исследование не рассматривает простой захват соединений на соседней планете, а просто предлагает другой способ интерпретации данных.
"Принимая во внимание продолжающиеся дебаты об устойчивости исследований только по обнаружению фосфина, наши результаты предлагают только дорожную карту для оценки уровня вулканической активности Венеры сегодня. Если бы фосфин был там, это могло бы указывать на то, что Венера переживает умеренно возвышенную эпоху активной магмы.
Вулканизм глубоко в мантии послужит подкреплением аргументов в пользу дополнительных миссий для понимания геологического состояния и истории Венеры, - написали исследователи в своей статье.
Мы не знаем, на что способна Венера
Не все согласны с объяснением, предложенным учеными Корнельского университета.
Мы не думаем, что вулканизм может производить достаточно фосфина, чтобы объяснить наблюдения, - сказал Януш Петковски из Массачусетского технологического института, член команды Гривз.
Он также добавил, что неясно, есть ли столько фосфора в мантии Венеры, как предполагали Труонг и Лунин на основе сравнений с Землей.
Более того, мы недостаточно знаем об атмосферной химии Венеры, чтобы знать наверняка, что произойдет, если мантийные фосфиды будут "впрыснуты" в атмосферу.
Если бы это случилось, я бы ожидала химических всплесков в других газах, - признала Гривз.
Однако таких необъяснимых скачков концентраций других соединений в атмосфере Венеры не наблюдалось.
Лунин согласился с тем, что у нас недостаточно данных, чтобы с уверенностью сказать, что может производить фосфин в облаках Венеры, но добавила, что вулканизм является менее странным потенциальным объяснением, чем микробная жизнь в токсичных облаках Венеры.
Мы не знаем, на что способна Венера - отметил он.
Источник: Корнельский университет/PNAS
