Все космические державы объявили, что скоро отправят на Венеру беспилотные миссии. Никто не говорит об этом открыто, но возможно, что это наступление связано с потенциальными следами жизни в атмосфере этой чертовски негостеприимной планеты.
Международная группа исследователей с астрономом Джейн Гривз из Университета Кардиффа и проф. Сараой Сигер из Массачусетского технологического института (MIT) в сентябре 2020 года произвела фурор. По словам ученых, телескопы JCMT и ALMA, нацеленные на Венеру, зарегистрировали сигнатуру фосфина в облаках этой планеты. Научный мир был в смятении.
Мы были новичками в исследованиях Венеры, но у нас была сильная группа, специализирующаяся на радиоастрономии и фотохимическом моделировании атмосфер. Мы всех удивили. Если это открытие будет окончательно подтверждено - а это может занять много времени - мы обнаружим аномалию Венеры, которую геохимические и фотохимические модели этой планеты не могут объяснить, - говорит доктор Януш Пентковски из Массачусетского технологического института, астробиолог и член исследовательской группы профессора Сигер.
Откуда взялись соединения серы на Венере? Ученые спорят об этом
Фосфин не является продуктом известных геологических или фотохимических процессов, происходящих на Венере. На Земле его можно производить в лаборатории, но естественным образом на нашей планете он образуется только как метаболит анаэробных бактерий.
Многие исследователи пришли к выводу, что коллектив проф. Сигер обнаружил следы внеземной жизни. И это та жизнь, которая выжила в адских условиях на нашей сестринской планете. Столь смелую гипотезу пришлось подвергнуть критике, поскольку возможность присутствия фосфина в облаках Венеры, то есть на высоте около 50 км над поверхностью, ускользает от известных в настоящее время моделей химического состава атмосферы планеты.
Многие ученые признают, что обнаружение фосфина - это просто ошибка измерения. Один из критиков - проф. Виктория Медоуз, астробиолог Вашингтонского университета в Сиэтле. По ее мнению, спектральные характеристики газа скорее указывают на двуокись серы.
Мы серьезно относимся к каждой такой критике. Когда было высказано предположение, что статистический анализ сигнала неверен, проф. Гривз перекалибровала и повторно проанализировала собранные данные. Однако сигнал фосфина появился снова. Мы также считали, что, возможно, перепутали фосфин с диоксидом серы, но линии поглощения этих двух соединений частично перекрываются, и в конечном итоге их трудно перепутать. Но здесь важен не сам фосфин, а открытие аномалии. Более того, оказалось, что на Венере больше таких аномалий, и повторный анализ данных, собранных зондами много десятилетий назад, показывает, что большая часть наших знаний о Венере может оказаться неверной, - говорит доктор Пентковски.
Новый анализ данных Венеры за 1978 год преподносит сюрпризы
Среди аномалий, упомянутых ученым, среди прочего загадочный поглотитель УФ-излучения, загадка которого разгадывается последовательными поколениями исследователей. Когда мы наблюдаем облака Венеры в ультрафиолетовом спектре, оказывается, что там должно быть что-то, что поглощает более 50% ультрафиолетового излучения, падающего на поверхность планеты.
Никто не знает, что это может быть. Ни один из потенциальных кандидатов на такую кандидатуру полностью не подходит.
Совсем недавно свет увидел новый анализ данных, собранных зондом «Пионер-13», который провел проф. Ракеш Могул, химик и биолог, работающий в NASA. Зонд был запущен NASA к Венере в далеком 1978 г. Оснащенный масс-спектрометром нейтрального газа, зонд «Пионер-13» погрузился в атмосферу Венеры, чтобы проверить химический состав ее газов. Он собрал много данных, некоторые из которых до сих пор не проанализированы досконально.
На Венере может быть аммиак из-за биологической активности
Проф. Могул учел только данные, полученные на высоте около 51 км, то есть в облаках. И оказалось, что он обнаружил там много странных соединений, которые не предсказываются современными моделями Венеры. Один из сигналов мог даже соответствовать фосфину, но еще более интересными оказались соединения азота, особенно аммиак.
Жизнь, как мы ее знаем, нуждается в азоте, который претерпевает циклические химические изменения в наших телах. Ключевым элементом из них на Земле является аммиак, а также нитраты и нитриты. И эти соединения также были идентифицированы проф. Могулом в данных «Пионер-13». Это интересно, потому что - как и в случае с фосфином - аммиак не должен находиться в облаках Венеры, потому что его трудно произвести иначе, как с помощью биологических процессов.
Причем не только американский зонд мог регистрировать аммиак. Есть много указаний на то, что эта взаимосвязь появилась в данных, собранных советским зондом «Венера-8» в первой половине 1970-х годов. Но поскольку в то время это явление было трудно объяснить, данные просто отложили на полку, посчитав их неверными.
И аммиак, и фосфин - это газы, которые разрушаются солнечным светом и другими химическими реакциями в атмосфере Венеры. А поскольку оба соединения были обнаружены, значит, там должно происходить их непрерывное производство. Конечно, наличие аммиака и других соединений азота необходимо подтвердить новыми измерениями.
Облака Венеры могут быть менее кислотными, чем считалось ранее
Но венерианские аномалии связаны не только с газовым химическим составом атмосферы. Новая работа доктора Пола Риммера из Кембриджского университета предполагает, что плотные облака, парящие над Венерой, не обязательно должны быть настолько враждебными по отношению к жизни, как мы всегда думали. До сих пор предполагалось, что они состоят из крайне вредного вещества - концентрированной серной кислоты.
Значение pH для концентрированной серной кислоты составляет -11,5 (H0 по так называемой шкале кислотности Хаммета). Если такая кисслотность характерна облакам Венеры, то они обсалютно не пригодны даже для самых экстримальных предстовителей жизни на Земле», - говорит доктор Пентковски.
Доктор Риммер отметил, что концентрация диоксида серы (SO 2) в облаках Венеры резко падает. Наблюдения за этой потерей продолжаются в течение многих лет, но ни одна из существующих моделей не объясняет, как это может произойти. Доктор Риммер предположил, что это можно объяснить присутствием некоего основного химического вещества, которое улавливает SO 2 внутри капель, образующих облака.
В модели др. PH капли риммера равен 1. Это означает, что по крайней мере некоторые части облаков Венеры могут быть не более кислыми, чем определенные земные среды обитания. Но для того, чтобы pH облачной капли равнялся 1, должно быть химическое соединение, которое нейтрализует серную кислоту - просто какое-то основание, такое как аммиак, - объясняет д-р Пентковски.
И добавляет, что есть еще одно явление, которое соответствует этой теории. Пробоотборник «Пионера-13» был оснащен нефелометром - прибором, который измеряет форму и размер частиц. В самих облаках он зафиксировал круглые капли жидкой серной кислоты, но в нижних слоях облаков он обнаружил несферические кристаллические формы. А в модели др. Риммера серная кислота, нейтрализованная каким-либо основанием, дает так называемое соленый пузырек, не имеющий идеально сферической формы.
Космические агентства начинают гонку на Венеру
Повлияло ли это исследование на политику космических агентств?
У нас нет официальной информации о том, что наше открытие фосфина в облаках Венеры каким-либо образом повлияет на решения NASA и ESA относительно новых миссий на Венеру. Но это открытие вызвало большой ажиотаж в мире науки, как положительный, так и отрицательный. И, наконец, Венера вызывает столько интереса, сколько заслуживает, - комментирует проф. Сара Сигер.
Дело в том, что Венера вскоре может стать «многолюдной». В течение следующего десятилетия к этой планете отправятся как минимум три миссии.
Запланированный NASA зонд DaVinci+ должен сосредоточиться на изучении атмосферы планеты, но ниже облачного слоя. Ученые, связанные с миссией, надеются, что они также смогут определить, был ли на Венере когда-либо океан, потому что такие теории появляются уже много лет. Кроме того, ожидается, что DaVinci+ предоставит более точные геологические изображения. Ученые считают, что Венера, как и Земля, может быть тектонически активной.
В свою очередь, вторая миссия NASA - Veritas - должна помочь создать карту поверхности Венеры. Это поможет понять геологическую историю планеты, а также, возможно, причину, по которой она развивалась не так как Земля.
Миссия Европейского космического агентства получила название EnVision. Благодаря ей ученые хотят узнать, прежде всего, как Венера испытала такое резкое изменение климата.
Вместо того, чтобы быть благоприятным для жизни миром, подобным Земле, она имеет токсичную атмосферу и окружена плотными облаками, богатыми серной кислотой и почти полностью безводными. Что привело Венеру в такое состояние и угрожает ли подобный сценарий Земле?
В атмосфере Венеры также может быть живительный кислород
Венера вызвала интерес даже у частных инвесторов, таких как миллиардер и филантроп Юрий Мильнер. Питер Бек - глава компании Rocket Lab - также объявляет о своей собственной миссии на Венеру. К ставке подключилось российская государственная корпорация Роскосмос, которая намерена доставить образцы с Венеры на Землю.
Я и моя команда из Массачусетского технологического института работаем над концепцией астробиологической миссии, которая будет сосредоточена на поиске следов жизни в облаках Венеры, - добавляет проф. Сигер. И их может быть больше, чем предполагалось до недавнего времени. Атмосфера Венеры также может содержать кислород. Этот животворный газ может быть получен как побочный продукт вышеупомянутого аммиака.
Присутствие кислорода не объясняется современными моделями, но было зарегистрировано в облаках Венеры. Так что, возможно, все аномалии на Венере образуют логическое целое.