следы жизни на венере
Призраки жизни: в кислотном аду Венеры нашли биомаркеры
На днях ученые Кардиффского университета во главе с Джейн Гривз сообщили об обнаружении фосфина в атмосфере Венеры. При помощи наземных телескопов и сверхчувствительных спектрометров им удалось обнаружить на высоте 50 км от поверхности планеты молекулы газа, состоящего из фосфора и водорода. Это вещество является одним из биомаркеров, его наличие в атмосфере планеты может указывать на существование жизни. Есть ли жизнь на Венере, разбирались «Известия».
Там, за облаками
Долгое время именно Венера считалась самой перспективной планетой с точки зрения существования внеземной жизни. Венера укрыта плотными облаками, и увидеть ее поверхность в оптический телескоп невозможно. Поэтому фантазии ученых и писателей ничто не могло помешать. Считалось, что на Венере жарко, пасмурно, а природа похожа на земную, какой она была десятки миллионов лет назад. По лесам из огромных папоротников бродят динозавры, а в небесах парят птеродактили или гигантские птицы. Именно такой Венеру представлял фантаст Александр Беляев в романе «Прыжок в ничто».
Только после начала исследований Венеры советскими межпланетными станциями стало понятно, что привычной нам жизни там нет и не может существовать, а работа техники в такой агрессивной среде ограничена десятками минут. Атмосфера Венеры состоит по большей части из углекислого газа, а поверхность закрыта плотным коконом облаков, состоящих из капелек серной кислоты. Атмосферное давление у поверхности Венеры в 90 раз больше, чем на Земле, а температура доходит до 500 градусов по Цельсию. Существование жизни, похожей на земную, в таких чудовищных условиях просто невозможно.
Фотография поверхности Венеры, сделанная спускаемым аппаратом «Венера-13»
Однако в последние десятилетия ученые вновь заговорили о возможности существования жизни на Венере — в атмосфере на высоте 50 км от поверхности. И если на Земле на такой высоте слишком холодно и практически нет кислорода, то на Венере всё совсем не так.
Там на высоте 50 км, наоборот, по некоторым параметрам достаточно комфортные условия — положительная температура от 30 до 50 градусов, давление 1 бар, примерно такое же, как на Земле у поверхности. Правда, воздух там насыщен парами серной кислоты, так что говорить о каком-то особом комфорте не приходится. Именно в этом слое международной команде ученых из Кардиффского университета удалось обнаружить присутствие газа фосфина.
Вот как комментирует это открытие Денис Беляев, старший научный сотрудник отдела физики планет ИКИ РАН: «Уровень фосфина был измерен с двух наземных телескопов, один находится в Чили, другой на Гавайях. И оба они подтвердили наличие очень малого количества фосфина. В публикации указаны данные о двадцати частях на миллиард. То есть на один миллиард молекул приходится всего два десятка молекул фосфина. То, что ученым удалось обнаружить этот газ, даже в такой небольшой концентрации, очень серьезное достижение».
Преждевременная радость
Фосфин является одним из биомаркеров, то есть веществом, по которому можно определить наличие жизни на планете. К ним относятся вещества, характерные для жизнедеятельности земных организмов, и вещества, молекулы которых не могут спонтанно накапливаться за счет геологических или других процессов без участия жизни.
«Например, кислород в нашей атмосфере не может существовать в большом количестве без жизни на Земле. Если жизнь на нашей планете полностью прекратится, за миллионы лет количество кислорода в атмосфере сильно упадет», — объясняет молекулярный биолог, популяризатор науки Андрей Макашов.
Иллюстративное изображение молекул фосфина, обнаруженного в атмосфере Венеры. Фосфин может иметь как промышленное, так и биологическое происхождение
Почему в качестве биомаркера предложили использовать именно фосфин? На Земле этот газ чаще всего является результатом жизнедеятельности бактерий, живущих под землей без доступа кислорода. Простейший пример такой анаэробной экосистемы — свалка бытовых отходов. Именно там, в глубине, работают бактерии, выделяющие чрезвычайно ядовитый фосфин.
Сам по себе он достаточно активен, является сильным восстановителем и легко связывается с другими веществами, превращаясь в более стабильные формы. И если фосфин обнаружен, то есть большая вероятность, что он был произведен бактериями. По крайней мере в земных условиях всё происходит именно так.
То, что этот газ был найден в атмосфере Венеры, еще более удивительно. «На Венере на высоте 50 км находятся облака, содержащие большое количество серной кислоты, являющейся сильным окислителем. И получается, что в том месте где есть сильный окислитель, мы находим следы мощного восстановителя. Вспоминая школьную программу по химии, мы понимаем, что это очень странное явление. Фосфин в таких условиях должен очень быстро окисляться серной кислотой до фосфорной кислоты. То есть там существует очень интересное явление, которое обеспечивает возобновление фосфина в венерианских условиях», — говорит Андрей Макашов.
Означает ли это, что на Венере есть жизнь, по крайней мере бактериальная? Ученые считают, что утверждать такое слишком преждевременно. «Сложно говорить о том, что это именно биогенный процесс, происходящий в облаках. Это всего лишь один биомаркер, а таких биомаркеров по разной классификации может быть очень много. Всегда есть возможность, что это цепочка химических процессов, происходящая без участия венерианской жизни, просто мы пока не знаем, как именно. Мы должны относиться к такому, безусловно, интересному и важному открытию с осторожностью, и не стоит пока громко заявлять, что на Венере найдена жизнь», — говорит Денис Беляев.
С другой стороны, пока больше ничем другим объяснить этот процесс нельзя. Скорее всего, ученым нужно проверить полученные результаты, уточнить их и попробовать проанализировать все возможные варианты, как именно в атмосфере Венеры может образовываться фосфин. Помогла бы в таком случае и космическая миссия к Венере со специальным спектрометром на борту для более точного определения количества фосфина в атмосфере.
Сказать точно, когда и от какой страны отправится на Венеру ближайшая миссия, пока очень сложно. В отличие от Марса полетов к Венере меньше, условия там гораздо сложнее, а отправленные наземные модули «живут» всего несколько часов после посадки. Из российских миссий наиболее перспективной можно назвать «Венеру-Д» (буква Д, указывает, что миссия предполагается длительной). В настоящее время этот проект находится в стадии эскизного проектирования и теоретически может быть запущен в 2029 году.
Своими руками
А не могли люди сами занести бактерии на Венеру? Ведь советские «Венеры» совершали мягкую посадку на поверхность планеты. И если в наши дни космические аппараты тщательно стерилизуют, то в шестидесятые, на заре космонавтики, контроль был не столь строг.
Вот что говорит об этом историк космонавтики Павел Шубин, автор книги «Венера. Неукротимая планета»: «Первые аппараты серии Венера предназначались для посадки на планету, на которой была возможна жизнь, так что вопросы стерилизации активно обсуждались. Сначала по предложению института микробиологии АН СССР применяли смесь окиси этилена с углекислотой. В 1964 году Минздрав предложил более эффективную смесь. И всё было бы хорошо, если бы не выяснилось, что бактерии могут выживать в жидкостях систем терморегулирования. Новые правила и жидкости были приняты в мае 1966 года. Но «Венера-3» села на Венеру еще в марте. Так что теоретически занести могли на ней.
Макет автоматической станции «Венера-3»
После «Венеры-4» станции на Венеру уже особо и не стерилизовали. Впрочем, и поверхности они достигали (кроме «Венеры-5/6») в целости, и в облака вряд ли могли занести микроорганизмы. Другими словами, на мой взгляд, земные микроорганизмы могли попасть в атмосферу Венеры только с тех спускаемых аппаратов, что разрушились в атмосфере планеты. Это «Венера-3», «Венера-4», «Венера-5/6». Самый слабый СА был у «Венеры-3». Вот только его с одной стороны точно специально стерилизовали перед отправкой. С другой стороны, постфактум оказалось, что некоторые элементы станций простерилизовали плохо».
Но даже если какие-то бактерии и могли просочиться со станцией в атмосферу Венеры, практически нет никаких шансов, что они выжили бы во время посадки в высокотемпературном облаке плазмы, образующемся вокруг посадочного модуля при прохождении плотных слоев атмосферы. Кроме того, в цех сборки анаэробным бактериям попасть очень сложно.
Решена загадка следов жизни на Венере
Ученые Вашингтонского Университета предложили решение загадки, откуда на Венере мог взяться фосфин, который ранее посчитали потенциальным признаком инопланетной жизни. Согласно выводам исследователей, радиотелескопы, зафиксировавшие необычные молекулы в атмосфере соседней планеты, на самом деле обнаружили диоксид серы. Результаты научной работы приняты к публикации в The Astrophysical Journal. Об этом сообщается в пресс-релизе на Phys.org.
В 2017 году с помощью телескопа Джеймса Кларка Максвелла группа ученых обнаружила особенность в радиоизлучении Венеры на частоте 266,94 гигагерца. Это частота соответствует поглощению радиоволн фосфином и диоксидом серы. В 2019 году исследователи провели наблюдения за радиоизлучением Венеры на частотах, на которых поглощение производится только диоксидом серы. Они пришли к выводу, что диоксида серы в атмосфере планеты слишком мало, чтобы дать мощный сигнал на частоте 266,94 гигагерца.
В новом исследовании ученые смоделировали условия атмосферы Венеры для воспроизведения сигналов фосфина и диоксида серы на разных уровнях газовой оболочки. Результаты показывают, что радиоволны поглощались не в облачном слое, как сообщалось раньше, а на высоте 50 километров над поверхностью. На такой высоте молекулы фосфина не могут существовать, распадаясь под воздействием агрессивных химических веществ и ультрафиолетового излучения.
Также оказалось, что предыдущее исследование сильно преуменьшило количество диоксида серы. Причиной стала конфигурация антенной решетки ALMA, из-за которой сигнал оказался занижен.
На Венере нашли признаки жизни. Она обитаема?
Что случилось?
Исследование проводила в 2017-19 годах международная группа астрономов с помощью телескопа Джеймса Кларка Максвелла (JCMT) на Гавайях и системы радиотелескопов ALMA в Чили в миллиметровом диапазоне волн. В результате ученые обнаружили вещество, поглощающее невидимые волны в определенном диапазоне. Расчеты подтвердили, что это фосфин. Результаты опубликованы в журнале Nature Astronomy.
В такой окисленной атмосфере, как на Венере, содержание фосфина в размере 20 частей на миллиард совсем не типично. Точнее, его соединения не просуществовали бы в ней дольше 16 минут. Дело в том, что в атмосфере твердых планет — таких, как Земля и Венера — фосфин быстро разрушается под воздействием кислорода, если только кто-то не производит его постоянно. Это может указывать на то, что в атмосфере Венеры живут микроорганизмы, подобные земным.
Что это значит?
Венера расположена ближе к Солнцу, из-за чего температура на ее поверхности достигает 460 °С. Кроме того, в ее атмосфере практически нет кислорода и водяного пара, зато много соединений серы и углекислого газа, а давление в десятки раз больше земного. Жить в таких условиях невозможно.
Однако на высоте 50-70 км еще есть шансы — именно там и обнаружили фосфин. Здесь могли бы обитать микроорганизмы-экстремофилы — то есть те, которые способны выживать и размножаться в экстремальных условиях. Возможно, они сохранились с того периода, когда атмосфера на Венере была гораздо ближе к земной, как и температура. Потом океаны испарились, и микроорганизмы переместились из воды в атмосферу.
То есть Венера — обитаема?
Этого мы пока не знаем. Наличие жизни — лишь одно из возможных объяснений находки ученых, хотя и самое вероятное. Фосфин также появляется из-за молний, извержений вулканов или падения метеоритов. Правда, все это на Венере случается очень редко, фосфина при этом образуется совсем мало и для этого нужно очень много энергии.
Возможно, фосфин образуется в результате химических процессов, которые пока не известны науке. К тому же для формирования устойчивой жизни нужна стабильная среда в течение миллионов лет, а в атмосфере Венеры постоянно идут кондиционные процессы. Поэтому авторы исследования не спешат делать однозначные выводы и призывают рассмотреть все возможные сценарии.
Гипотезы о наличии жизни не исключают и российские астрономы: в частности, старший научный сотрудник Государственного астрономического института имени Штернберга Владимир Сурдин и старший научный сотрудник Института прикладной астрономии РАН Николай Железнов.
Когда мы узнаем это наверняка?
Чтобы доказать наличие жизни на Венере, нужно провести целый ряд наблюдений с орбитальных и спускаемых аппаратов. Астрономы планируют проверить данные с помощью стратосферной инфракрасной обсерватории SOFIA, которая установлена на борту Boeing-747. Также для этих целей запустят орбитальный телескоп James Webb и миссию DAVINCI+.
Исследовать планету поможет и российская межпланетная станция «Венера-Д», которую запустят с 2026 по 2031 год. Это — совместный проект Роскосмоса с космическими агентствами США, Японии и Евросоюза. В составе миссии — орбитальный спутник, посадочный аппарат и «малая долгоживущая станция». Пока что астрономы не связывались с Роскосмосом по поводу своего исследования. Но один из научных сотрудников Института космических исследований РФ — Людмила Засова — ранее упоминала, что одна из задач будущей миссии — поиски жизни на Венере.
Российский миллиардер Юрий Мильнер, основатель фонда Breakthrough Initiatives, обещал выделить средства из фонда на поддержку проекта. Его возглавит Сара Сигер, планетолог из Массачусетского технологического института.
Ранее советские аппараты уже запускали на Венеру: это были «Вега-1» и «Вега-2» в 1986 году. Каждый из них спустил на парашюте аэростатный зонд, который исследовал атмосферу планеты как раз на той же высоте — 50-60 км. Владимир Сурдин, старший научный сотрудник Государственного астрономического института имени Штернберга, предполагает, что такие же зонды можно было бы запустить и сейчас — снабдив их всем необходимым оборудованием за два-три года.
Где еще находили признаки жизни?
Кто мог подавать признаки жизни на Венере: версия и фотографии советских учёных
Учёные из США считают, что на Венере есть жизнь. По их мнению, приметой этого могут служить следы газа фосфина. При этом ещё в СССР на Венеру отправлялись беспилотные экспедиции, которые, возможно, смогли эти формы жизни сфотографировать. Это говорит не кто-нибудь, а сама Российская академия наук. И в доказательство показывает целую галерею снимков, на которых видно: там явно что-то медленно передвигается. Что-то похожее то на скорпиона, то на медвежонка.
Новые результаты исследований американских учёных из Массачусетса и Кардиффа, которые глава НАСА Джим Брайденстайн назвал чуть ли не главным открытием в поисках внеземной жизни, на самом деле лишь подтверждают результаты космических экспедиций СССР, которые доставили с Венеры снимки поверхности негостеприимной планеты.
Этого момента заслуженные российские (а в прошлом советские) астрофизики ждали десятки лет. Именно столько они потратили на то, чтобы как следует рассмотреть изображения, полученные с поверхности Венеры ещё в 70–80-е годы прошлого века.
Учёные обнаружили признаки жизни на Венере
Тогда заметить на них какие-то мелкие детали было совершенно невозможно: качество-то было не то, что сейчас, одни «шумы», всё размыто. Да и не нужно это было, все и так кричали: «Ура! Первые снимки с Венеры! Победа советской науки!»
22 октября 1975 года спускаемый аппарат «Венера-9» мягко сел в одном из крупнейших вулканических массивов всей Солнечной системы — в области Бета. Через две минуты наступил исторический момент — первая передача телевизионной панорамы с поверхности другой планеты.
Связь с аппаратом продержалась 53 минуты, и это уже был подарок: погодка там — плюс 460 и давление в 92 земные атмосферы. Технику через несколько часов просто сплющивает, и всё. Через три дня в этом же районе высадилась «Венера-10», она проработала 65 минут. Тоже делала панорамы и прочее.
Космос. Интересное по теме
У Земли было два Солнца. Неожиданное открытие астрофизиков
13 сентября 2020, 06:00
До встречи через 10 тысяч лет. Астрофизики раскрыли секрет кротовых нор
6 сентября 2020, 12:00
«Я сам был свидетелем». Астрофизик Владимир Сурдин — об НЛО
23 августа 2020, 16:00
В 1982 году СССР запустил ещё два аппарата: «Венера-13» и «Венера-14». Тоже друг за другом с интервалом в пять дней. Они прислали панорамные изображения из области Фебы.
Всеми этими картинками очень и очень заинтересовался Леонид Ксанфомалити — главный научный сотрудник Института космических исследований РАН, заслуженный деятель науки РФ, член Научного совета РАН по астробиологии.
Он вооружился новейшими технологиями обработки изображений, увеличения резкости и прочее. И вот наконец на днях он и трое его не менее выдающихся коллег из Академии наук официально показали плоды кропотливого труда — заявили о целом списке «гипотетических» живых существ, зафиксированных советскими аппаратами.
Всего их 18. Давайте рассмотрим несколько самых интересных.
В атмосфере Венеры обнаружены следы фосфина. Это потенциальный биомаркер
ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Greaves et al. & JCMT (East Asian Observatory)
Астрономы при помощи наземных телескопов обнаружили в атмосфере Венеры газ фосфин, который входит в число потенциальных биомаркеров — химических веществ, которые могут свидетельствовать о присутствии живых организмов. Однако ученые не утверждают, что в верхних слоях атмосферы планеты существует жизнь, и лишь говорят, что на Венере могут идти химические процессы воспроизводства фосфина, неизвестные науке. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.
Несмотря на то, что Венера и Земля похожи по ряду свойств, таких как размер, масса или орбитальная скорость, условия, царящие на них, сильно отличаются друг от друга. Поверхность второй от Солнца планеты разогрета до температуры, превышающей температуру плавления свинца, а атмосферное давление вблизи нее в несколько десятков раз выше земного. В атмосфере Венеры содержится много соединений серы и практически нет водяного пара и кислорода, что делает ее крайне экстремальным местом, непригодным для белковых форм жизни. Однако есть теории, согласно которым микроорганизмы-экстремофилы могли бы жить в верхних слоях атмосферы планеты и существовать за счет сложных химических реакций. Опровергнуть или подтвердить это предположение могут помочь биосигнатуры.
Одной из потенциальных биосигнатур для каменистых экзопланет считается газ фосфин (PH 3 ), появление которого в атмосфере Земли связано с антропогенной деятельностью и анаэробными микроорганизмами. Обнаруживался он и в атмосферах планет-гигантов, например Сатурна, куда попадает из более глубоких слоев планет за счет конвекции. Фосфин соответствует большинству критериев биосигнатурного газа, однако его регистрация представляет собой достаточно сложную задачу.
Группа астрономов во главе с Джейн Гривз (Jane Greaves) из Кардиффского университета опубликовала результаты анализа данных наблюдений Венеры, проведенных в 2017 и 2019 годах при помощи наземного телескопа Джеймса Кларка Максвелла и системы радиотелескопов ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) в миллиметровом диапазоне волн. Целью ученых был поиск фосфина в атмосфере Венеры, который можно было обнаружить на длине волны 1,123 миллиметра, что соответствует вращательному переходу (1–0) молекулы PH3.
В результате ученым удалось с высокой степенью точности зарегистрировать фосфин на высотах 53-61 километров от поверхности Венеры, содержание которого оценивается в 20 частей на миллиард. Точный источник газа установить не удалось, однако авторы работы считают, что обнаружение фосфина не является надежным доказательством существования жизни в атмосфере Венеры и указывает только на потенциально неизвестные геологические или химические процессы, происходящие на планете. Ряд известных химических процессов, включающих в себя фотохимические реакции или образование фосфина при вспышках молний, вулканической деятельности или падения метеоритов, не могут объяснить наблюдаемое содержание этого вещества в атмосфере Венеры. Чтобы разобраться в происхождении фосфина, необходимо провести целый ряд новых наблюдений, в том числе при помощи орбитальных станций и спускаемых аппаратов.
Ожидается, что разобраться в химических процессах, идущих в венерианской атмосфере, поможет межпланетная станция «Венера-Д», которая может быть запущена в космос в период с 2029 по 2031 год.